汽车柔性侧围生产线的工装设计开发

容胜忠

摘 要：本文介绍了一种不同类型车型切换的柔性侧围生产线模式，详细描述了柔性侧围生产线的工艺布局，工装结构，切换方法。为混批生产的多车型柔性侧围焊装线的规划提供一种新思路。

关键词：车身 焊装线 柔性化 设计 共线生产

Tooling Design and Development of Automobile Flexible Side Panel Production Line

Rong Shengzhong

Abstract：This article introduces a flexible side panel production line mode for switching between different types of vehicles， and describes in detail the process layout， tooling structure and switching method of the flexible side panel production line. It provides a new idea for the planning of the flexible side wall welding line of mixed batch production.

Key words：car body， welding line， flexibility， design， co-line production

随着汽车市场竞争越来越激烈，汽车更新换代的速度越来越快，传统的单一大批量刚性生产方式将逐渐被小批量、多品种、个性化的生产模式所取代，同时有效的控制生产成本成为汽车制造企业提高自身竞争力的关键，在此背景下，多车型共线生产的高柔性化、模块化的制造模式得到各汽车企业的广泛应用。

1 侧围零件焊装流程图

根据生产节拍同时满足现有模块化的生产线，整个侧围焊接线设计4个焊接工位+1个检查工位。零件上件顺序为：侧围1#拼台安装侧围外板、D柱焊合总成、前门内框加强板、翼支板支架、锁扣加强板及加油口支架总成等;侧围2#拼台补焊;侧围3#拼台安装后轮罩焊合总成、A柱内板焊合总成、B柱内板焊合总成等零件，侧围4#拼台补焊;下线检查台进行质量检查及返修。侧围1#拼台和侧围3#拼台为上件拼台，并在此两个拼台设计有定位工装，侧围2#拼台和侧围4#拼台为补焊台，无定位工装，直接采用机器人空中抓焊。侧围零件焊装流程图如上图1。

2 侧围分拼焊接线场地布局

根据焊装及装件流程图，生产线布置4个焊接工位和下线检查工位，其中侧围1#和3#工位为装件及定位焊拼台。为了满足节拍，采用采用A/B面转台形式，即一个转台工位设计两套一模一样的定位夹具。侧围2#和侧围4#为补焊台，采用机器人抓手空中抓焊的形式。除了下线检查工位，每个工位设计3台焊接机器人。在侧围4#焊接完成后，左右机器人抓手将左右侧围总成挂到总拼的转运吊具上，左右侧围总成通过空中机运线转运到总拼线。同时在下线工位设计了检查工位，方便不良品的下线及返修。整个左右侧围焊装线总共需要14米x32米，场地布局如下图2。

3 工装夹具柔性结构

3.1 柔性工装转台结构

侧围旋转台采用A/B旋转面结构，由转台本体、平台框架、拼台夹具三部分组成，如图3所示。

平台框架是一个用矩形钢焊接而成的框架，框架安装在转台本体上，框架平台面布置有塌台、限位锁死机构、支撑滚轮，到位检测机构、导向机构等。

拼台夹具总成又由拼台三角框架，拼台定位夹具两部分组成，拼台三角框架用于支撑整套夹具定位系统，拼台定位夹具用来定位侧围零件。拼台底板面与水平面成60°，便于人工装件。

3.2 夹具切换小车结构

夹具切换小车用于切换拼台夹具，主要由小车框架、若干滚轮轴承、脚轮、扶手及限位锁死机构等组成。用于将转台上的夹具切换到夹具仓库。

3.3 转台工装柔性切换方式

轉台本体及平台框架安装在地面上，为所有车型的夹具提供安装平台，属于固定部分，不同车型拼台夹具不同，在切换车型的时候，只切换拼台夹具总成部分。在生产过程中，转台在0度和180度两个旋转位来回旋转工作。在夹具切换的时候，转台在90度和270度旋转位切换。夹具切换过程：将转台旋转到90度切换位，将夹具切换小车推到地面定位机构上定位锁死，确保转台上的滚轮与切换小车上的滚轮保证在同一高度，同一直线上，人工将平台框架上A面的A车型夹具总成整体推到切换小车上并固定，将A车型夹具转移到夹具库;将B车型夹具从夹具库转移到切换小车地面定位机构上，再将B车型夹具总成推上转台A面并锁死;转台B面旋转到270度切换位。采用同样的方法，将B面的A车型三角架工装夹具推到切换小车上固定转运至夹具库，将B车型的三角架工装夹具推到转台的B面锁死固定，然后转台旋转到0度工作位，转台恢复到工作状态。整个切换过程完成，夹具切换形式如图4所示。

4 下线转运台结构及切换形式

下线转运台布置在侧围生产线的最后一个工位，侧围总成可以由此上/下线。下线转运台的结构如下图5所示，包括：基础框架，滑移框架，车型夹具（包括底板）以及部分辅件。基础框架给整个滑移平台提供一个水平面，其上安装齿条，滑移导轨、拖链、到位检测开关等附件。滑移框架有伺服电机、齿轮、拼台夹具（包括底板）、滚轮轴承、各种限位锁死机构等。滑移框架是各车型夹具（包括底板）的安装平台。拼台夹具（包括底板）安装在滑移框架上其一起运动。拼台夹具用于定位侧围焊合总成。不同的车型生产采用不同的拼台夹具。

下线转运拼台的工作原理如图6所示：拼台夹具在工作位，4#抓手将焊好的侧围总成放到拼台夹具上，拼台夹具（连同滑动框架）一起滑移到下线位，采用简易吊具将侧围总成吊到下线料框内，完成零件下线。若零件要上线，拼台夹具滑移到下线位，吊侧围总成上拼台夹具，拼台夹具（连同滑动框架）一起滑移到工作位，下线机器人抓取侧围总成挂到总成转运吊具上，完成零件的上线。

由于下线转运台只需起到放置固定侧围总成的作用，其上的工装夹具只需要简单定位。故可以采用柔性底板在后续开发新车型的时候，增加设计兼容多种车型的夹具;如果新车型差异太大，柔性底板无法兼容新车型，本下线转运台左侧预留有拼台夹具切换位。通过车型切换小车人工将旧拼台夹具切换下线，将新拼台夹具切换上滑移台即可柔性生产新车型。

5 本侧围柔性生产线特点

目前国内流行的全自动柔性侧围生产线有：十字轨道滑台的整体切换形式[1];局部工装的导轨滑移切换;工装分块的机器人自动抓取切换;4面体/8面体的旋转切换[2]等。本侧围柔性焊装线采用人工整体切换拼台夹具及机器人自动切换抓手实现侧围的柔性生产，相比于全自动切换柔性线，具有以下特点：

1，相比于十字轨道滑台的切换形式，本整体切换形式简化了生产线结构、降低对车间场地布局的要求，降低了投资成本。

2，相对与于机器人分块切换，本整体切换形式保证了工装夹具的定位精度。

3，4/8面体自动旋转切换，只能柔性有限的2种/4种车型。本整体切换形式扩展性强，理论上可以柔性任意车型。

4，本柔性生产线车型切换属于混批切换，6个工人切换时间在30分钟内完成。

5，本柔性侧围线生产节拍可达45JPH，生产效率高，尺寸稳定性好。

6 结语

随着汽车产品周期的日益缩短和品种趋于多样化，多车型、变批量，模块化的汽车生产方式将成为必然趋势。多车型柔性焊装生产线的研究必然成为各车企重点研究课题。车身侧围生产线作为车身整车制造重要的一环，会随着市场的变化，技术的发展以及企业制造策略的变化而不断更新，但其最求的高柔性，低成本的模式永远不会变，本文介绍的汽车侧围分拼焊装生产形式，为多车型柔性侧围焊装线的规划提供一种经济性较佳的新选择。

参考文献：

[1]刘坤.柔性焊接生产线夹具切换技术探析[J].企业料牧与发展，2017，427（5）：129-132.

[2]解子胜.车身共线的柔性化生产[J].科技与企业，2014，04：282-283.