汽车焊装生产线

汽车焊装生产线（共9篇）

汽车焊装生产线 篇1

根据工艺设计, 某车型汽车焊装地板总成的吊具必须兼容多款变型变动产品。结合该系列车型的结构, 对比真空吸盘式吊具的特点, 开发出一款全新的高柔性吊具。

在汽车制造企业中, 更快地推出新的产品, 更快地对旧产品更新换代, 是赢得市场的关键所在。在白车身各模块中, 下车体冲压件的数量和焊接工作量占整车的比例相对较高, 通过各种柔性化技术达到同一技术平台的系列产品下车体工装设备共用, 仅将车身前部、后部和侧围的工装设备进行开发, 从而降低新车的资金投入, 缩短开发周期。

焊装吊具简介

汽车制造厂按照生产工艺, 一般划分为冲压、焊装、涂装和总装四大工艺车间, 而焊装车间又是其中工序内容最为复杂的车间。为更好地满足生产工艺性及生产节拍的需求, 同时结合人体工程学要求, 对于超过10kg的工件搬运, 通常采用辅助动力结合吊具的形式进行工序间的工件吊装、移载等起吊转运作业。

吊具是配合起升设备使用的装置。在工件水平或垂直方向自由输送时, 具有精巧灵活、操作方便及工作效率高等特点。在焊装车间工序间转运中发挥出重要的作用, 所以被广泛规划应用于焊装生产线。

焊装车间常用吊具根据其吊点设计结构形式, 可以分为钩、托、吸、夹等不同种类。结合被起吊钣金件的负载、尺寸、厚度、质量、外形的差异等, 同时考虑工作环境、工件特点以及生产节拍等方面的要求, 对常用的吊钩式、真空吸盘式、机械夹抓式等吊具进行简单介绍。

(1) 吊钩式。对于结构强度好、形状复杂的发舱、前地板、后地板等结构件, 一般利用厚度及强度可靠的横梁、纵梁结构, 采用杠杆原理设计成三点或四点的机械吊钩式, 通过人工操作, 就可以实现钩吊, 且动作灵活, 吊运安全可靠 (见图1) 。

(2) 真空吸盘式。对于结构强度弱、表面平整、形状规则、表面要求高的顶盖, 侧围外板等薄板件, 考虑到起吊过程中钣金偏软容易变形受损, 一般均布设计成4〜8点的真空吸盘式, 利用大气压力吸附工件 (见图2) 。

(3) 机械夹抓式。对于结构强度好, 不是关键表面的焊接边, 可设计成机械夹紧该部位, 夹紧时不破坏该件几何形状和外观质量, 夹紧后不使该件松动滑落, 又不使该件的约束度过大而产生较大的变形。该形式一般用于需要翻转或者回转的工位, 可以保持工件牢牢固定在吊具上。

某车型地板吊具现状

江淮某系列车型变动车型需求逐年增加, 随着品种的不断拓展, 该系列车型焊装地板线地板总成的真空吸盘式吊具无法满足多车型的快速切换, 造成多种变型变动车型生产过程需进行多轮现场调整, 无法满足现场多样化快速生产切换。

真空吸盘式吊具工作时要求吸盘与地板紧密接触, 保证控制系统工作时, 吸盘和板件之间成真空状态;且地板需平整, 保证吊具到位后, 吸盘与钣金贴合度, 吸盘本身无调节作用;另外吸盘位置不允许存在孔洞, 否则控制系统将无法工作;同时必须保证每个吸盘均起到作用, 整个吊具才能正常运转。

而该系列车型焊装地板总成不同车型的变动主要为地板蒙皮的孔位数量、位置和大小变化;地板总成吊具吸盘位置相对固定, 部分车型无法正常调运;前期生产过程中如出现孔位在吸盘位置的地板总成, 需手工进行吸盘位置调整;吸盘吸附位置要求钣金件表面清洁, 且无钣金变形, 对变型变动车改制要求较高。

因真空吸盘工作原理的局限性, 吸盘位置需根据地板孔位进行调整, 吸盘吊具已无法满足现场正常生产, 约75%的变型变动车型需现场进行调整, 造成现场吊运和流转时间过长, 影响整个下车体线生产。

地板高柔性吊具的开发

结合市场的需求以及现场的实际操作情况, 需要在现有工艺的基础上进行改造, 设计出满足多样化地板吊运的吊具, 以满足特殊变型变动产品的多品种、小批量的柔性化生产。分析产品结构特点, 综合市场调研情况, 决定设计开发小型永磁铁吸附式吊具 (见图3) 。

1. 地板高柔性吊具的设计

根据地板总成质量分布情况, 永磁铁数量均匀地分布在地板各位置, 结合现有车型吸附点, 尽量避让地板座椅孔位及加强筋 (如布置在加强筋或孔位处, 永磁铁吸附效率会降低) , 永磁铁需配合地板的形状, 保证磁铁与地板的接触面积, 确保吸附牢固。根据永磁铁吸附薄板的吸附效率, 适当选择吸附点数量, 且需保证80%吸附点起到作用, 整套吊具系统能正常运转。

永磁铁吸附点需增加柔性机构, 避免吸附点与地板接触和分流过程中的硬膨胀, 不允许造成地板质量缺陷。

地板总成放置在工位器具上存放时偶尔会产生局部弯曲, 每个永磁铁上需增加弹簧机构, 保证电磁铁与地板充分接触。

为保证生产的安全性, 地板总成吊具四周新增树脂的防脱机构, 提高安全性的同时, 避免地板变形, 同时保证地板与永磁铁充分接触, 防止地板总成意外脱落。

每个吸附点加安全信号, 对正常工作状态下未起吸附作用的永磁铁进行报警, 增加可靠性。

整套系统运转时需增减指示灯, 保证周围工位员工可以第一时间识别设备运转, 防止设备运转过程中误操作造成的安全隐患。

2. 地板高柔性吊具的开发

永磁铁吸附能力会随着外因的不同而变化, 永磁铁吸附薄板的效率约为5%〜8%。通过现场验证发现, 影响磁铁吸附效率损失的主要原因如下:板厚、吸附点平整度、吸附点布置位置等因素, 吸附后地板总成 (总重约为75kg) 需10块此种类型的永磁铁, 具体数据统计见附表。

磁铁布置需要结合地板总成质量分布情况 (后重前轻) , 通过合理布置永磁铁位置, 达到整块地板吸附力均衡的效果, 分析以下四种磁铁布置位置 (见图4) , 效果如下。

布置1:简易吊具 (红色) 可以将地板总成吊运起来, 且稳定性较好。布置2:简易吊具可以将地板总成吊运起来, 但吊具晃动过程中地板中部不稳, 会引起整个地板脱落。布置3:简易吊具可以将地板总成吊运起来, 由于轮罩处过重, 晃动过程中轮罩处磁铁会先脱开, 造成整个地板总成掉落。布置4:简易吊具可以将地板总成吊运起来, 但地板外侧向下外张趋势严重, 造成整个地板掉落。

综上, 可确定磁铁的吸附位置如布置1方式最为有效, 轮罩处布置量相对增加, 且地板中间需相应布置2块磁铁, 其他磁铁相对均匀布置, 可保证地板总成平稳调运。

吊具需要调运的地板总成为蒙皮0.8mm且面积较大的薄板式结构, 这就造成无论是放置在夹具或流转工位器具上都无法避免局部区域的小量变形。为保证吊具放置时磁铁与地板蒙皮之间的接触能力, 从而保证磁铁的吸附能力, 在磁铁与连接机构之间增加柔性装置 (见图5) , 装置内部采用弹簧机构, 上部连接处连接杆与连接结构采用间隙配合方式, 保证连接磁铁的机构可以上下自由运动, 避免吊具放置时因地板变形造成的接触不良。

地板总成在吊运过程中, 为保证其安全性, 除可靠软连接 (永磁铁吸附连接) 外, 还需要增加可靠的硬防护, 该防脱装置 (见图6) 可以保护因特殊原因引起的地板脱落现象。在地板总成吊具两侧分别增加移动防护杆, 通过气缸带动防护杆运动。永磁铁吸附后或调运过程中, 防护杆会深入地板下层, 保证整个地板吊具运行的稳定性和安全性。防护杆上增加一个橡胶胶管, 保证防护杆与地板总成接触面的软接触, 防止吊具在运动过程中对地板总成造成的磕碰划伤。

为适用多车型共用性, 地板总成吊具由设计初期的吸盘控制系统变更为永磁铁控制系统, 此种系统无法像吸盘系统一样, 可选择通气或断气来控制吸盘给予地板的吸力, 永磁铁无法中断, 始终保持吸力。这就要求在保证地板质量的同时, 通过一种相对柔性的装置保证吊具与地板的结合和分离。经过多轮现场验证, 最终采用气缸控制的分离装置 (见图7) , 通过气缸的伸缩, 带动永磁铁机构的上升和下降。同时永磁铁吸附位置增加200mm×200mm的支撑框架, 框架底部增加一层厚度为20mm的树脂支撑块, 这样保证磁铁脱离时吊具以较大面积与地板接触, 且接触位置为相对较软的树脂机构, 防止地板局部变形。

由于整个吊具吊运是处于整个下车体生产线之间, 这就要求吊具在使用过程中不能影响其他工位人员的安全, 可通过有效的预警装置提醒相邻工位的操作人员在吊具运行过程中避免进入吊具行走的轨迹中。可通过下图中的有声报警灯进行预警, 在吊具启动调运开始, 到整个调运过程结束的过程中, 预警装置会一直启动, 来保证相邻工作工位的安全性 (见图8) 。

永磁铁吊具通过设计、验证和多轮现场调整后达到现场使用要求。投入使用后, 我们对该吊具的状况进行了跟踪, 发现该吊具操作简单, 满足了生产的要求, 实现了设计的构思。该吊具满足在制的所有车型地板总成的吊运, 并保证后续增加品种的通用性, 系统故障率≤3‰。吊具吊运过程省时省力, 整体吊运时满足节拍需求。

结语

本方案的现场实际运用实现了多品种、小批量变型变动车型的快速流转运输, 对板件形状和孔位位置要求较低, 适用性较强;比以往普通设计的吊具适应性更广, 在使用过程中不仅缩短了现场的操作工时, 也为吊具设计和使用提供了一个新的方向。

汽车焊装生产线 篇2

来到了渝北工厂培训了三天后工厂给我留下的感觉是非常规整的。厂房与绿化都规划得井井有条，从绿化区中的一草一木便能分辨出这是种下不久的。不光只是从外面看上去新，走进了大楼里给了我第二个印象，就是整洁，无论从大厅到办公室还是过道走廊和洗手间，整个工作环境都是，这无疑是长安汽车的高质量管理和自身每一个员工的5S理念的体现，先打造一个干净整洁的工作环境，再开始高品质、高效率工作。在报到之后，第一件事情就是接受车间里的三级安全教育。三级安全教育是厂内规定的、在上岗工作之前必须完成的任务，因为在长安汽车的理念里面有一句话是“没有安全就没有生产“，因为在工厂工作，如果没有在每一位员工心理树立一个安全意识，没有对身边安全隐患和应对措施有足够的认识，就会造成生产事故不断，直接导致生产质量和效率的下降，而且还会在员工中造成一种恐惧的心理，形成一种不良的气氛，这样的情况是任何一家企业都不希望发生在自己身上的，尤其是重视以人为本的长安汽车更加是如此。后果不光是企业效益不佳，甚至会使企业形象受损，可见，三级安全教育是如此的重要。

但是更多的关于安全理念的理解，还是在我下到车间走上岗位以后。在安全生产监督员的一对一教育中，我了解到了会在我们焊装科出现的各种危险源，其中有

1）机械伤害；

2）健康伤害——肺功能受损、听力受损、中毒；

3）物体打击（击伤）；

4）高处坠落/跌/摔伤；

5）起重伤害（砸伤、碰伤等）

6）车辆伤害；

7）辐射/触电；

8）眼部灼伤等。

在我开始正式工作后，逐步真正体会到了这一切有多么地重要。

首先是从穿戴劳保用品开始，领取了劳保用品，在车间内必须严格按要求穿戴，这在我走上岗位的那一刻起便深深体会到了。摆放着的零件，尤其是在我们焊装二科，零件全是金属的大体积半成品，一是重量重，而是锋利的毛刺，之前在PPT上虽然都有所提及，但是当身处在真实的环境中来，我才真正地提起了警惕。在工作中，劳保用品避免了我们受很多伤害，但是还需要严格按规定、按标准来开展工作，取工件必须拿稳，装夹一定要细心，水电气开关和一切器械的状态必须得确认为一切正常才能开始工作，作业手法和顺序须严格按照标准书来执行，所有物品必须按指定位置摆放。还得提及的是，我在一次搬零件的时候，没抓稳，幸好是还在架车里刚拿起来就掉下，只是把脚压在了下面，穿了防护皮鞋，没有受到一点儿伤害，这时我又意识到，在安全生产之中，不出现事故是好事，可是这又令人慢慢放松警惕，造成隐患，原来真正的安全教育还是在自己的心里，不断地严格要求自己按规章制度办事，而且还要任何时候不断提醒自己提高警惕，不能形成了惰性，这才是真正地理解了安全生产的根本意义，如果不是这样的话，“三个不伤害”、“没有安全就没有生产”将会流为一些徒有虚名的口号。

刚好在我实习期间碰上了ISO14000的厂内内审阶段，让我看到了长安汽车作为一间有着国际水平的企业是如何以国际水品来要求自己、管理自己的。一再强调安全生产的同时，还不断落实环境?职业健康方针，长安汽车的理念就是：本公司重视保护地球环境和人类健康，坚持“没有安全就没有生产”，在产品开发、生产经营和服务中积极参与保护人类健康和地球环境的活动，为实现环保和职业健康安全领域的领先而不懈努力。每天我们在做好工

作环境卫生的同时，还坚持垃圾的分类收集，分为可回收的、一般性和危险性垃圾三种垃圾桶，而且这也是在公司里不断提倡的环保概念，各位员工也落实地非常自觉，效果也很好。这种做法既改善了公司嚟的卫生环境，还提升了员工素质，更是对环境保护做出了贡献，减少了垃圾处理站将垃圾分类的负担，还从最大程度上避免了危险性废弃物给大自然带来污染的可能，这正是非常符合长安汽车公司绿色工厂概念的，还有工厂的对外零排放污水处理系统等等都让我感受到了广州本田作为一个被社会所认可的企业所承担起的责任。

焊装二车间给我的第一印象就是两个字——“复杂”，因为这里的确是很多设备与设备间的交错，人与人之间的流动，零件的运输。因为我们知道在汽车的生产中只有焊装是最复杂的全车最少超过3000个焊点的连接就标识着焊装车间是汽车生产的重点。复杂的生产设备，精心的设计。严格的工艺要求。一丝不苟的焊接操作。在车间里的每一个动作都是在展示着长安汽车对于汽车的每一个细节都是处理的非常严格。

说到我在实习当中最先学到的东西，就是基本的操作技能。因为我是在焊装科的在前立柱内板加强件岗位上进行实习的，所以我学的东西就是焊接工件。开始我是从看作业标准书开始的。作业标准书一般包括工程品质管理表（Ⅰ）、工程品质管理表（Ⅱ）、品质确认表、零件表、和制造等内容，里面包括了每一个工序里几乎所有内容，而所有生产工作也是按照这上面的内容去开展的，我在岗位上的时候，细心观察，对照标准书上面的每一项内容，发觉这一切搜不是凭空随便写出来的，而是每一点都有它存在的理由，都是精心设计好的。从工件的摆放到焊枪和夹具的位置，再到作业的顺序等等都有理可依。当我亲身体验过后，发觉到一线员工的工作很多都是看起来简单，但做起来却一点也不容易，搬工件、装夹工件是很简单，可是一天要重复几百次就一点也不简单了，又要保证质量和速度。我先是跟着工人师傅先学习开工前的焊枪和夹具的例行点检，这主要是为了保证安全生产的前提，点检表上面写了具体的检查内容，我们根据它来依次确认圈检，如果有任何不正常的状况出现，会立即报告小组长和班长，马上进行处理。学打焊枪的过程是最有趣的，也是最讲技巧的。焊枪虽然有吊环吊着可以抵消自身的重力，但是惯性大，移动速度慢，我在使用的时候一开始不会用力，反而被它扯得我重心都不稳；还有就是焊的过程，要打准位置不容易，要打在规定的范围内，才算合格，并且要保持垂直度，一开始的时候，我在一个焊点上总是打得不好，所以我就去请教师傅。经过分析，是因为我手势不正确，没有垂直工件表面打下去，才会出现了毛刺，再经过指导，接下来的工件我都没有打出毛刺了。工作的同时，就是要千尺“三现主义”，到现场去发现问题，根据现物来分析问题，再依据现实来解决问题。许多事情必须要你去亲身体会去处理才能真正地做到融会贯通，不管是工人还是管理者，都有着重要的意义。

重复而又繁重的工作难免会让人产生枯燥的心理，我在工作当中找到一种方法来克服自己的这种心理——自我暗示。在自己心里形成一种意识：我是在为自己做事情，把工作当成是自己生活的一部分，我所造的汽车会在马路上驰骋，用户会享受到喜悦，这是我的骄傲。这样一来，一方面抵消了部分厌烦心理，同时还能提高自己的品质意识，因为这是我的工作我的责任，我当然要做到最好，要为顾客提供高于期待的产品。看来品质意识不单对顾客是如此地重要，而且对我们自己也是一样重要。

说到品质，长安汽车给我的印象是严格把关、不接受、不放过、不流出不合格产品。不能接受上一个工序所制造出来的不良品，自己也不能制造出不良品，万一出现了不良品，也千万不能让其流入下一道工序。长安汽车的产品良好的口碑就是靠这样长时间在百万用户里形成的。在我们焊装二车间，口号就是“焊装强度就是焊装科的生命”。的确，对我们来说，装好品质关键就是先把好强度关。在班里我跟班上了培训课程，学习了关于焊接的知识，焊接的原理是什么，焊接会出现的缺陷有哪些，如何提高焊接质量等等。这些能够不断拓展员

工的知识，让员工更加了解自己的工作。其次，每天在上班和下班前的短会也会不断地强调品质的问题。在工作当中的定期强度检查是非常重要的，在我所处的B区是没15台工件就要进行一次半破坏性的强度检查，一定是严格执行并且填写好强度检查表，不然任何不良品流入下一道工序。更重要的是每一名员工都要有负责任的态度，在一边工作的同时就要仔细留意检查，绝对不能掉以轻心，爆焊的后果危害性很大，更加不用说漏焊了，那是绝对百分之一百不允许放过的。在我和其他员工的交流当中，也能感觉到他们的品质意识都很强，还会跟我谈关于强度对于产品质量所产生的关系。

在每天作业完后，下班之前后都会有个短会，班长或者副班长进行当天的工作总结。其中出现的问题会被强调，一个是板金，原因之一是操作手法的问题，一来新员工很多，熟练程度还有待提高，二来工作繁重单调难免降低了注意力，导致品质意识同时下降。所以不断强调品质管理是非常有必要的。

在实习开始了几天后我把重心放在了观察整个车间生产情况上。整个焊装车间分成A、B、C、D四个区域，A区是负责底盘三大件（前地板总成、后地板总成、车头总成）的焊接工作，我在的B1区是负责车身侧围总成的焊接工作，B2是负责顶蓬焊接和手工增打，其中包括了点焊、二氧化碳保护焊和螺柱焊三大工艺，C区是小零件装配和四门二盖（车门和前发动机罩和后行李箱盖）的安装和表面检查，D区就负责四门二盖的焊接制造。不得不提的是我们车间技术含量最高的自动化生产线，先是3P线，专门接收A区的三大件，装夹后送上自动线，进行底盘总成的焊接；接着到G/W线，把底盘和侧围、顶蓬进行装夹后，在这里焊接成车身，再送入SR线进行自动化增打。这一整系列的机械手是整个焊装科的核心，当它们同时开动的时候那个壮观不是用言语能够表达得了的，我说，震撼！在C区上面有一个很大的平台，是库存区和一个小返修区，当某些车身被检查出有小缺陷后被送到这里，进行修复后继续投入生产。整个车间布局一目了然，很清晰。

我顺着每一道工序仔细地不断观察，然后在根据标准书和现场观察结果自己画了B1区的工作流程图和人员配置。在观察和画图的过程中，我又有了更丰富和更深入的认识，在工序的安排上面看出了设计者的用心之处，要让每一道工序都能够稳定进行，除了在加工方法上分好每一步工序，还要保证每一个岗位能够保持基本一致的节奏，同时还要考虑到“长安速度”和合理的空间布局，甚至做到不浪费一个人手，这里面真是大有学问。整个车间就像一个足球队一样，每个人各司其职，就像前锋、中场、后卫，甚至自由人和队长门将等，都有着自己的任务。看着物流车有条不紊地把各个岗位所需要的零件运送到各个地点，搬运工人也把各车零件分派到指定工序去，配合着生产的节奏，一点也不掉链子，让我不得不佩服长安汽车同步物流功力的深厚。

完成了工作流程图后，我把它拿去给班长点评，继续发现了更多问题，还有哪些地方需要改进，比如我画的不够直观，没有讲工作内容细分到图中的每一位员工身上去，有待改进。真是不做不知道，一做吓一跳，实习以来我一直以一个长安人的标准来要求自己，如果不去亲身体会，自己是发现不了很多事情的，现在我是越来越懂得长安哲学的重要性了，发挥“三现主义”是能带来许多好效果。现在我了解到了车间实习到底意义在哪和有多重要了，它让我感受到了生产的现场，学会了很多只能在现场才学到的东西，在这次实习中不但学习到了很多知识，并且带给了我很多问题去思考，去引导我下一步的学习，从前觉得看起来没感觉的知识，现在重新去翻书会很有意思。而且经过这段时间后，我给了自己一些新目标，充分认识到还有哪些地方不足，明确了改进的方向和方法。

实习已经结束，在这宝贵的半年时间里，既认识了许多新朋友，学习了很多新知识，我觉得更重要的是在个人的感知和意识上有了改变，在今后的社会里，给了我一个新的学习方向。感谢这次实习，让我获益匪浅，相信通过不断地提高自己，一年后我讲能够胜任自己的

汽车焊装生产线 篇3

关键词：PLC,机器人,控制系统,PROFINET

目前, 随着汽车销量的持续增长, 各大汽车生产厂商不断研发新车型, 开建新工厂, 极大带动了汽车装备制造业的发展, 各汽车装备制造公司及整车厂纷纷投入大量资金研发新生产线, 以适应整车厂对于少人化、高自动化率的需求。而以PLC为控制核心机器人为主要执行设备的焊装高柔性生产线正迎合了整车制造厂对于焊装车间的需求, 也成为了汽车装备制造业必然的发展方向。

一、汽车焊装柔性生产线控制系统的设计

以PLC为核心的控制系统的构成包括:上位机、PLC系统、触摸屏、机器人控制器 (包括:点焊机器人、涂胶机器人、搬运机器人、弧焊机器人) 、变频器、射频识别 (实现车型的读写) 、阀岛、ET200s、智能传感器等。工作站采用西门子300系列PLC, 机器人采用ABB、触摸屏采用西门子MP377, 变频器采用丹佛斯、射频识别采用B+F。

上位机下发车型信息给PLC控制系统, PLC将车型信息及其他控制指令发送给机器人, 并接收机器人的各种工作状态信号和传感器系统的各种开关信号及工件识别信号。执行机构包括夹具的各种夹紧机构、卸料机构、定位装置、输送机构等, 由控制系统进行自动控制, 与机器人协调动作。整个自动焊接系统的状态由触摸屏显示, 可通过触摸屏监控现场设备运行状态、查阅报警信息, 并实现对于线体的手动控制及自动启动操作等。

(一) 西门子PLC控制系统。

西门子300系列为模块化微型PLC系统, 满足大、中规模的性能要求, 各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务, 简单实用的分布式结构和多界面网络能力, 使得应用十分灵活, 当控制任务增加时, 可自由扩展, 大量的集成功能使它功能非常强劲。

1. 控制系统主要硬件介绍。

一是CPU单元, 相当于控制系统的大脑, 该系统采用西门子319F-3 PN/DP是最快速的S7-300 CPU, 具有大容量程序存储器.它特别适用于具有扩展自动化任务以及具有严格的安全要求的工厂使用。可在SIMATIC S7-300中用作一个PROFINET IO控制器。大容量程序存储器和程序框架用于构建故障安全型自动化系统, 提高工程的安全需求, 符合安全要求, 可达SIL3标准。二是以太网模块, 采用CP343-1, 其设计应用于西门子300系统, 它允许西门子300连接到工业以太网, 且支持PROFINET IO通信, 本系统用于与现场触摸屏及上位系统的通信;三是分布式I/O, 本系统采用ET200s和现场阀岛, 用于现场传感器信号、触点信息的采集和对于现场指示灯及电磁阀的控制。

2. 控制系统总线选择。

本控制系统采用PROFINET总线, 线体中所使用的智能设备选择均支持PROFINET通信协议。PROFINET由PROFIBUS国际组织 (PROFIBUS International PI) 推出, 是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的应用, 作为跨供应商的技术, 可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线 (如PROFIBUS) 技术, 可以显著降低机器和工厂建设中的组态与上线调试时间, PROFINET实现了从管理层到现场层的纵向通讯集成, 实现一网到底。

(二) 机器人及工装夹具的柔性化。

1. 机器人的柔性化生产。

PLC与机器人之间通信采用PROFINET协议。通过PLC控制系统发送基本控制指令及车型代码可实现机器人伺服上电、下电, 机器人程序启动、停止, 程序号选择等操作。多车型柔性生产时, 只需通过上位在线发送不同车型代码或通过触摸屏上离线输入不同车型代码, 机器人控制系统根据不同的代码调用不同的程序号, 实现多车型柔性生产。

2. 工装夹具系统柔性化。

一是工装夹具设计时满足多车型切换生产, 切换方式采用机器人抓取、滑台或转台、四面体旋转等切换形式;二是机器人工作站通过设计成通用焊钳、抓手或者切换盘切换焊钳、抓手来实现多车型柔性焊接及工件抓取;三是工装夹具与安装支座连接标准化, 水、电、气、现场I/O设备等采用标准快速连接, 以适应柔性生产及快速维护的要求;四是车身地板总成定位机构及线体输送方式满足多车型同时生产。

3. 生产线控制流程。

当线体所有设备均处于自动状态且无故障报警时, 机器人处于待机状态, 等待PLC的运行程序号。夹具上工件准确入位后, 机器人接收到程序号, 机器人进入主控程序, 开始工作。当完成一个程序循环后, 进入下一循序。控制流程如图1所示。

二、结语

企业的生产线的先进程度是衡量企业制造水平的一个重要指标, 以PLC为控制核心, 多功能机器人为基础的生产线技术在提升工厂自动化率及焊接一致性方面有着显著的成效。随着工业4.0时代的到来, 汽车制造业必将发生革命性的变革, 多车型柔性生产线也必将成为各大汽车主机厂的必然选择。

参考文献

[1]王琴, 孙斌, 张伟军, 杨汝清.基于PLC的机器人柔性装配系统[J].电气自动化, 2002

[2]叶晖, 管小清.工业机器人实操与应用技巧[M].北京:机械工业出版社, 2010

[3]崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京:机械工业出版社, 2004

汽车侧围总成焊装线设计总结报告 篇4

汽车侧围总成焊装线设计总结报告

通过对侧围总成焊装线的焊接工艺的`分析,提出一些汽车焊接夹具设计的方法、设计原则及注意事项.

作 者：黄孝林 作者单位：爱诗意(上海)机械设计制造有限公司,上海,00刊 名：城市建设与商业网点英文刊名：CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN年，卷(期)：“”(3)分类号：U4关键词：压块 托块 定位销 限位块 调整垫片 支架 导向轮 导向轴

汽车焊装生产线 篇5

关键词：MES,汽车,焊装,生产管理

1 系统介绍

MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程优化管理。当工厂发生实时事件时, MES能对此及时做出反应、报告, 并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动, 有效地指导工厂的生产运作过程, 从而使其既能提高工厂及时交货能力、改善物料的流通性能, 又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。

从以上可以看出, MES是对整个车间制造过程的优化, 并不是单一的解决某个生产瓶颈问题。同时, 还要求MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能, 并做出相应的分析和处理;MES需要与计划层和控制层进行信息交互, 通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。

本文阐述的WMES指的是焊装车间MES, 该系统处于计划层和控制层系统之间的执行层, 主要负责生产管理和调度执行, 它为工厂搭建了一个平台, 让工厂在这个平台中对人、机、料等因素进行监管, 使管理者能够即时掌握生产状况。

2 系统构成

系统通过接受上层生产管理系统与相关设备间的数据、提供上层数据接口、实现相关网络建设数据、与上下层之间的数据的交互。实现焊装生产过程的自动识别及跟踪、生产过程监控、ANDON管理等功能。

车间车体自动识别跟踪系统 (AVI) 通过以太网在线实时收集相关信息, 在对生产计划提供实施指令的同时, 兼顾生产过程的跟踪及校核, 对各自生产线的成品进行在线实时载入, 建立系统成品数据库, 并将实时发生的与生产计划及线体状态相关的信息加载到产品数据库。为生产管理提供尽可能客观、实时、准确的历史数据, 使系统具备成品追溯功能。

车间内各线体的可编程控制器 (PLC) 与车间AVI PLC通过以太网连接方式进行数据实时交换, 以确保信息的可靠性。系统结构原理见图1。系统网络框架见图2。

2.1 AVI系统

AVI系统主要功能是实现生产指令的下达、跟踪、追溯。根据生产任务单将生产计划预制在系统中, 见图3。

在柔性线的上线工位, 通过扫描车身附带的条形码将车型所对应的信息下达到主焊线PLC, 以供主焊线实现计划队列的柔性生产。同时, 将当前信息写入滑撬上的射频识别 (RFID) 载码体中, 建立主焊线全线各个工位车型信息数据库, 依据主焊线提供的特征点状态变量实时刷新工位信息, 滑撬的离队、归队可依据工作站操作变更信息进行实时调整, 全面实现车型追踪, 生产看板信息由上位监控计算机所存储的排序数据库、PLC共同驱动并显示。该系统既完成了生产指令的管理, 同时又可以对上件工位输入的车型信息和系统预制的生产计划进行核对和提示;对上件错误进行提示更正, 并提醒物料实施切换配送。AVI系统上件工位信息看板见图4。

2.2 ANDON系统

ANDON系统为一种可视化的讯号系统, 是一种将现场状况用视觉方式表示的系统, 提供信息以协调联系各工作中心的工作。该系统可将各个点位求援信息及时反映到主机, 通过电子看板显示;通过短信方式通知相关人员, 并可由计算机实现记录和统计分析。

通过分析系统数据, 有助于工程技术人员和管理人员把握需要工艺改进的区域或者需要加强人员培训等需求。通过高精度、柔性化、准时化的生产, 在保证质量的前提下, 最大限度地体现“精益生产”。

ANDON系统的目的在于提高对设备故障、质量控制、物料供应的管理及控制。在必须的人机交互区域, 合理布置求援按钮盒, 结合系统的看板和呼叫设备, 将求援信息及时通知相关人员, 最大限度地减少停线等待时间, 提高线体的开工率, 并在系统中予以分类统计记录, 为管理者提供依据。该系统初期仅对质量、物料、设备问题进行管控。ANDON求援按钮盒布置见图5。当员工发现相应问题时按下对应的按钮, 同时短信平台向指定人员发送相关信息, 通知相关人员到现场处理, 管理平台上显示相应的工时损失, 处理完成后由处理人员复位对应按钮。发生停线时如无任何求援则系统认定为人员操作问题, 此时在管理平台上显示速度损失。

该系统由求援按钮站、呼叫装置构成, 采用带灯自锁型按钮, 按压所需按钮开关, 开关自锁, 同时信号灯点亮 (非PLC控制) , 问题解决后再次按压按钮则信号灯复位。求援信号就近连接至相应的区域PLC控制柜内 (不再单独增设硬件单元) , 通过以太网络与数据服务PLC相连接, 最终进入系统主机, 主机进行分类处理将求援信号请求分别通过看板和呼叫系统发出。ANDON求援系统构成见图6。

该系统在生产线关键工位及需要重点管控的工位设置求援按钮盒, 通过系统对各种停机数据进行统计和分析, 最终输出报表, 管理人员分析相关数据, 以方便对整个生产过程进行管理。

2.3 节拍统计系统

通过对各工位焊接工作进行简要分析, 包括设备动作时间、夹具夹紧时间、人员焊接时间等各分段时间的统计和分析 (图7) , 可简单地了解该线体的线平衡率和瓶颈工位;同时, 通过分析瓶颈工位的各项时间数据, 结合ANDON系统可以实现对瓶颈问题产生的原因进行分类分析 (物料原因、设备原因、质量原因和速度损失原因) , 从而找出影响整体节拍的因素, 为提升节拍和设备综合效率 (OEE) 提供良好的数据统计分析功能。

该系统还具备焊点统计功能。通过与现场悬点焊机群控的连接, 不仅可以对焊接参数实时监控, 同时还可以对每把焊枪在节拍内的作业点数进行统计、分析, 进而为各工位的工艺纪律监察和品质提升提供分析数据。

2.4 工艺文件查询系统

工艺文件查询系统主要以电子看板形式布局在各工位。WMES通过以太网与公司网络建立联系, 当有新版工艺文件发布时, WMES用覆盖方式将旧版工艺文件替换掉, 以保证线体员工总是能够查阅到最新版的工艺文件。此系统同时可以针对不同的部门设定不同的使用和访问权限, 工厂内部的文件同样可以直接在工位看板上显示, 以供员工查询。

通过工艺文件查询系统的运用, 对员工的培训更直接便捷, 文件查询更加方便, 对于工艺纪律检查更直观快捷, 最终实现了生产现场的无纸化管理。

3 WMES的推广

WMES是针对汽车焊装车间的特定生产管理系统, 其包含的内容不仅仅是本文以上所提到的, 还可以通过现场监控系统、群控系统、语音广播系统等子系统来完善生产现场的管理。通过各个系统的相互结合, 在计划管理、人员培训、OEE管理、数据采集、生产监控、工艺管理、报表管理、线平衡提升、产能提升等方面发挥重要作用。

从该系统在焊装车间的应用效果来看, 在总装上推广的意义更大。总装车间要完成的是成千上万种零部件的组装, 其涉及的车型、配置、物料之多, 更表明其生产现场管理的难度。总装MES系统还可以将单台物料配送纳入进去, 从而整体提升总装的生产现场管理水平。

4 结束语

目前, 国内各大汽车生产商都很重视生产现场的管理提升, 并且不同层次地也在使用MES系统, 整车厂针对自身的实际情况开发应用了不同深度的MES系统, 该系统在一定程度上代表了汽车生产厂商的现场管理水平。在汽车市场日益饱和的今天, 如何提升生产现场管理能力, 降低生产成本, 抢占汽车市场份额将成为提升企业盈利能力的重要因素, 因此在汽车生产现场领域MES系统将会有良好的应用前景。

参考文献

[1]彭瑜.制造执行系统 (MES) 的发展和挑战[A].第六届全国计算机应用联合学术会议论文集 (上册第3部分) [C].北京:北京邮电大学出版社, 2002.115-124.

[2]谢永.制造企业车间敏捷信息化解决方案[EB/OL].http://www.mie168.com/MES/2010-08/318711.htm

[3]吴斌方, 陈中瑾, 王超台.基于制造执行系统 (MES) 数据采集的研究与实现[J].中国集体经济, 2008, (27) :177-178.

汽车焊装生产线 篇6

吉利汽车焊装车身输送线电气控制部分, 采用三菱Q系列PLC一套, 变频器采用三菱变频器FR-E500系列, 共有六十台。由于输送线工位多达六十三台、操作按钮站达八十台, 输送线输送距离长, 用三菱的远程I/O模块, 共有四十九个远程I/O模块, 减少了对主PLC系统的配线。根据以上情况, 使用三菱Q系列CC-LINK现场总线系统, 组成四套CC-LINK网络系统, 将六十台变频器和四十九个远程I/O模块, 按输送线位置, 分别组成:

1#远程I/O模块网络;

2#变频器网络;

3#变频器网络;

4#远程I/O模块网络。

在本系统中, 采用的三菱远程I/O模块是AJ65SBTB1-32D为32点输入模块、AJ65SBTB1-16D为16点输入模块、AJ65SBTB1-32T为32点输出模块、AJ65SBTB1-16T为16点输出模块、AJ65SBTB1-8T为8点输出模块、AJ65SBTB1-32DT为16点输入模块和16点输出模块等六种模块。

变频器采用E540系列, 通过FR-E5NC通讯板卡, 将变频器接入CC-Link网络。

输送线电气设备共有九台控制柜, 八十一台操作按钮站, 六十三个分线盒。下面就其作用和包括范围介绍如下:

1 控制柜

控制柜布置按输送线设备布置图, 将输送线分成八个部分, 分别用八个控制柜进行控制, 每个控制柜作用和包含器件如下:

主控制柜:为八个控制柜和七台工装提供电源, PLC系统, 人机界面, 直流24V电源, 隔离变压器, 音频放大器等。

主控制柜, 可对输送线进行系统运行和系统停止操作, 并通过触摸屏对系统状态进行监视。详细介绍如下:

1) 系统开关控制, 当选择系统运行, 并按下系统启动按钮, 输送线处于自动运行状态, 只有输送线处于自动运行状态时, 各个工位才可进行手动/自动操作;若选择开关在停止位置或按下系统停止按钮, 辊床完成当前操作后, 输送线再自动停止, 输送线在停止状态时, 各个工位无法进行手动/自动操作;当按下急停按钮时, 输送系统将立即停止, 急停复位后, 系统再重新回到自动运行状态, 个工位将完成之前的操作。

2) 触摸屏画面设置了完善的运行显示功能、报警记录功能、故障诊断功能。当报警发生时, 报警记录显示屏显示当前故障信息, 故障信息包含日期、时间、故障内容、检查和修复时间等, 在显示以上信息时, 还同时弹出一窗口指示故障位置和处理方法, 以便更快地解决问题。在故障显示画面中, 还设有上下按健, 方便检查历史报警记录和删除历史报警记录。

1.1 号控制柜:

共有六台变频器, 分别控制S2-1至G1-2辊床等五设备。

1.2 号控制柜:

共有七台变频器, 分别控制G3-1至S2-2辊床等八台设备。

1.3 号控制柜:

共有四台变频器和一个远程I/O, 分别控制G4-25至L2-2等九台设备。

1.4 号控制柜:

共有十一台变频器, 分别控制S2-3至G3-7等十台设备。

1.5 号控制柜:

共有七台变频器, 分别控制G2-1至G4-4等七台设备。

1.6 号控制柜:

共有十台变频器, 分别控制G4-5至G4-14等十台设备。

1.7 号控制柜:

共有七台变频器, 分别控制G4-15至G7-1等九台设备。

1.8 号控制柜:共有五台变频器和一个远程I/O, 分别控制G12-1至L1-1等八台设备。

控制柜上塔灯作用:黄色灯表示柜内设备正常;绿色灯:在主柜表示系统在自动状态, 在其它控制柜, 表示柜内所控制的辊床正在运行;红色灯表示柜内所控制的设备出现故障。

2 按钮站

按钮站共有八十一台, 有焊装的工位, 每个工位两个按钮站, 没有焊装的工位、升降机、旋转辊床各一按钮站。其作用是完成对各个辊床手动/自动切换和手动操作。

分线盒。每个工位都有一个分线盒, 内有远程I/O模块, 它起到集线器的作用, 将按钮站信号和传感器信号传送至PLC, 再通过它们执行设备的动作。远程I/O模块不是每个分线盒都有, 而是两个或三个分线盒共用远程I/O模块。在每个分线盒内, 都有一个该工位控制回路保险管, 以保护24V直流电源和减少维修时间。分线盒一共有六十三个。

3 器件

1) 低压电器部分:采用世界著名品牌施耐德的产品, 包括断路器、接触器、按钮和指示灯;

2) 传动部分:同样也是世界著名品牌的产品, 电机和减速机为SEW产品, 变频调速器为三菱的产品;

3) 控制部分:控制部分是输送线的核心, 它是由三菱高性能QPLC、触摸屏和远程I/O模块组成;

4) 传感器部分:采用欧姆龙产品, 其检测距离为18mm;

5) 端子:采用菲尼克斯端子, 并且每个分线盒都有一个带保险管的端子。

摘要：吉利汽车输送线工位多达六十三个、操作按钮站达八十台。该生产线不仅传输数据量大, 而且输送距离长, 使用工况环境恶劣等点。根据以上情况, 采用三菱Q系列02HCPU和4个主站模块QJ61BTF11N组成四套CC-LINK网络系统。减少了系统的配线。

关键词：汽车焊装生产线,CC-LINK,QPLC,控制柜,按钮站,分线盒

参考文献

[1]阳宪惠.现场总线技术及应用[M].北京:清华大学出版社, 1999.

[2]Q系列CC-LINK网络系统用户参考手册[Z].三菱电机自动化.

汽车焊装车间自动化控制技术 篇7

1 控制系统硬件组成和功能

汽车焊装车间自动化控制系统根据车间的具体情况划分为:汽车焊装车间监控层、汽车焊装车间控制层、汽车焊装车间设备层三种监控模式。各层之间相对独立, 根据不同的功能要求使用不同的网络结构, 配置不同的硬件系统和软件系统。

1.1 监控层

汽车焊装车间监控层主要包括监控管理系统服务器、ANDON系统服务器以及与生产管理相关的其他系统组成部分[1]。车间监控管理系统服务器安放在汽车焊装车间中控室, 主要用于根据总厂下达的生产计划, 安排不同的生产线按照总厂要求完成各自的生产目标, 并且将各生产线最终的完成情况汇总之后, 再次上传给总厂系统。这样总厂就可以根据车间监控管理系统上传的数据进行整理和统计, 更加科学合理的分配生产任务, 有效地监控汽车生产制造的全部过程。

1.2 控制层

控制层主要的构成部分是安放在汽车焊装车间不同区域内的PLC控制系统。汽车焊装车间监控层PLC控制系统和监控层通过工业以太网交换机进行连接[2]。不同的HMI、ROBOT、信息显示屏幕以及其他相关设备首先连接到PLC控制系统, PLC控制系统再连接到焊装车间内不同区域的交换机, 再通过以太网光纤把不同的交换机联结成一个车间环状网络, 最后一起连接到焊装车间监控系统内。

1.3 设备层

设备层主要包括变频器、无线射频读写装置以及机器人等电气设备, 它们存在于汽车焊接车间PLC控制系统中。随着现代工业的不断进步, 国内许多汽车生产制造厂的焊装车间都已经采用了标准现场总线系统。虽然标准现场总线已经成为工业自动化的主流技术, 但实际上它并未十分成熟, 还存在着一些问题, 尤其是在安全控制方面。

1.4 安全总线系统

由于标准总线系统存在着许多问题, 所以德国西克、欧姆龙、西门子、罗克韦尔等世界知名行业龙头企业联手合作, 开发了与标准总线系统通信协议标准不同的安全总线系统。安全总线系统在保障安全控制的前提下, 极大地简化了车间安全方面的系统工作内容。安全总线系统已经在部分国内汽车焊装车间得以推广使用, 作为现代汽车焊装自动化控制技术的优秀成果之一, 它正在被国内越来越多的汽车生产制造厂商了解与采用[3]。

2 控制系统软件设计

汽车焊装车间自动化系统由硬件系统和软件系统两大主要部分组成, 两者相辅相成, 共同发展, 在汽车焊装环节中都具有重要的地位和作用。在现今国内大多数汽车焊装自动化系统编程方式主要有两种:机构化编程方式和模块化编程方式。

2.1 结构化编程方式

虽然汽车焊装线不同, 但是它们的功能结构单元是统一的, 根据这一重要特点, 结构化编程方式应运而生。结构化编程方式提高了程序结构的统一性和可读性, 可以更加便捷的对汽车焊装自动化控制系统进行修改和维护。

2.2 模块化编程方式

汽车焊装车间内每条焊装线的组成和作用各不相同, 但它们之间无论是设备还是运行方式, 却有很多类似的地方。模块化编程方式利用设备和运行方式之间存在相同变量这一特点, 极大地简化了程序编辑工作量, 加强了程序的统一性, 优化了程序的可读性。模块化编程通过用户自定义数据类型方式, 让变量编辑进行变量定义;同时, 把同样的处理程序用PLC程序编制做成功能模块, 然后依照I/O变量的差异调用同一个功能模块, 进行编程。

3 结束语

工业的革新归根结底在于技术的革新。近几年来, 我国家用汽车市场需求急剧加大, 汽车行业的竞争也越来越激烈。汽车工业的蓬勃发展要求汽车生产厂商在汽车制造工艺上精益求精。汽车焊装自动化控制技术的不断提高, 正是汽车制造工艺创新发展的良好体现, 标志着汽车焊装车间技术系统进入了现代化、科学化、自动化的崭新发展时代。

参考文献

[1]张为涵, 金大勇.现场总线在装焊生产线监控系统中的应用[J].机械设计与制造, 2001 (02) :32-34.

[2]卞桢斌.Ethernet/IP安全以太网方案在汽车制造中的分析与应用[J].科技信息, 2012 (25) :84.

汽车白车身焊装夹具结构设计综述 篇8

关键词：焊装,夹具设计,生产规划,定位元素

汽车工装夹具是伴随着汽车行业的兴起而迅猛发展的一个新兴行业。汽车的焊装夹具是整车四大工艺之一焊装工艺中的重要装备, 焊装夹具的设计水平直接关系到白车身总成的焊接质量和生产节拍。另外据统计, 在汽车焊接流水线上, 真正用于焊接操作的工作量仅占30%~40%, 而60%~70%为工件的上件夹紧工作。合理的设计焊装夹具是保证焊接质量、提高劳动生产率、减轻工人劳动强度、降低车身制造成本的根本途径。因此, 提高焊装夹具的设计质量, 缩短设计周期, 降低设计成本, 对新车型的开发、提高流水线生产节拍都具有非常重要的意义。

1 白车身焊装夹具设计一般方法

分析汽车焊装工艺特点:

汽车车身的组成零件主要由外覆盖件、内覆盖件和白车身整体骨架件组成。一般来说, 覆盖件钣金厚度在0.8~1.2mm以内, 车身骨架件一般由1.2~2.5mm的钢板材料制作而成, 它们大多为薄板件, 从焊装夹具设计的角度来看, 可以归纳出如下特点:

(1) 钣金件结构相对复杂, 三维设计有一定难度。

汽车白车身大部分是由薄板冲压件经过焊装, 最终形成的空间壳体, 为了达到车身造型美观的效果, 同时又保证壳体具有符合要求的刚度, 白车身零件大多采用拉延成型工艺, 其空间结构比较复杂。

(2) 钣金件刚度小, 容易变形

虽然钣金件在前期设计的时候考虑过保证一定的刚度, 但它相对机加工件来说刚度受它的板材厚度, 结构形状影响, 相对就比较小。另外, 单个的白车身件因为刚性较差, 在转移, 拿取, 运输等方面很容易变形, 只有经过焊装总成后, 整体刚度才会提高。所以总的来说, 钣金件比较容易变形。

(3) 以空间三维坐标标注尺寸

汽车车身产品图以空间三维坐标来标注尺寸, 为了表示覆盖件在汽车上的位置和便于标注尺寸, 我国的汽车车身一般每隔200mm或400mm划一坐标网线 (也简称车线) , 3个坐标的基准是:前后方向 (x向) ——以汽车前轮中心为0, 往前为负值, 向后为正值;左右方向 (y向) ——以汽车对称中心为原点, 面向车行驶方向, 向右为正, 向左为负;上下方向 (Z向) ——以纵梁上平面为0, 往上为正值, 往下为负值。车线图及整车参考方向简图如图1, 图2所示。

1.2 分析焊接方法

汽车白车身焊接中主要使用电阻焊和CO2保护焊, 针对具体的零件选择合适的焊接方法。

1.3 选择定位基准

分析车身数据, 根据数据中的相关基准孔, 定位夹紧信息, 确定所要设计的焊装夹具相关信息, 确保夹具的设计基准与零件的设计基准一致, 便于后续的检验及分析改进。

1.4 夹具结构方案选择

这一部分主要包括定位方案选择, 确定辅助支撑方式, 夹紧方案选择, 其他部分结构形式的选择, 以及结构经济性分析。

1.5 具体的夹具结构设计

在确定了基准以后, 根据零件的焊接方法, 及零件结构特点选择合适的夹具结构, 并对主要夹具零件加以设计。

2 焊接夹具设计必需满足的要求

2.1 夹具设计要满足定位和焊接的要求

对于焊接夹具的设计, 首先必需满足对零件定位的要求保证良好的焊接质量。因而在设计的时候, 就必需严格按照主机厂提供的数模及定位夹紧信息 (RPS) 去设计。其次要满足焊接的要求。汽车白车身是经过焊接, 将各单件, 总成通过焊装后而形成。所以满足焊接要求是夹具设计比较重要的要求。要达到这一要求也即是必需考虑焊接操作高度, 焊钳的通过性以及操作者位置等因素的要求。焊接操作高度是指工人站立位置到焊枪操作把手的高度。考虑到操作者高度会有不同, 我们一般取操作者身高为175cm, 焊钳立放的操作在200-1500mm范围内。焊钳通过性主要是指焊钳不能和夹具干涉, 各压紧块要避开焊钳;操作者的位置主要取决于焊枪的分布, 一般来说, 我们会根据零件结构和RPS信息来设置操作位置实现焊接, 在最利于焊接操作的位置设置操作者位置;当一个零件需要实现两侧焊接时, 我们有必要将夹具改为旋转结构, 这样就便于操作者更快更方便地焊接。满足焊接必需考虑防止零部件错放问题。具体的如图3后围板, 及图4后围板在夹具上的夹紧状态示意图。

如图4所示, 针对实际工作中遇见的某车型的后围板焊接夹具, 后保险杠安装支架其左右两件在夹具上的定位孔位置及大小完全一致, 而上件的左右两件区别较小, 这就造成工人操作上可能产生误操作, 将两件放错, 在量产的时候放错将造成后围板大量报废或是返修, 经济损失较大, 针对这一夹具问题, 我们判定夹具结构必须加以改进, 在右件定位孔附近增加防错结构, 让零件在放错的情况下无法夹紧, 作为一种被动保护, 从而保证焊接工作的正确进行。

2.2 夹具设计要满足汽车生产的规划要求

夹具的设计要满足汽车生产的规划要求。生产的节拍, 焊点的分配, 车身各零部件的焊接工艺流程, 夹具在生产车间的位置分布, 这些对生产规划来说都比较重要。因为我们设计的夹具是为了最终的汽车生产而设计的, 无论是试制还是量产, 它都必需满足生产规划的要求。当夹具设计与规划的中的一些因素有冲突的时候, 我们要能够及时地同他们部门沟通, 在条件允许的情况下, 各自做出适当的更改以满足夹具设计和生产规划的要求, 从而最终将工作干好。

3 夹具设计的定位元素

3.1 定位销

定位销是用于零部件定位的重要元素。在设计车身零件的焊接夹具时, 通常我们会设计一组由一个圆形定位销和菱形销组成的定位销组来进行定位, 保证在焊接过程中零件定位的精度, 和放取件的方便性。定位销我们根据使用形式可分为固定销, 伸缩销, 和摆动销。我们将使用方式为固定安装的销称为固定销。因为固定销易于安装, 并且制造加工比较方便所以在夹具设计时常常会使用到。但它的数量也不能太多。因为我们知道, 零部件都是通过销孔和定位销的销体接触, 形成定位。当一个零部件上的固定销太多时, 虽然在短期内易于保证精度, 但是由于定位销太多, 钣金件加工质量一致性难于保证, 而设计时设计的定位孔和销的公差范围比较小, 造成工人焊接上件, 和焊接完取件不方便, 经过多次的拿取操作后会造成定位销的磨损, 定位销的刚度也会受一定影响, 从而影响定位精度。因此, 我们设计的时候, 一套夹具的固定销数量一般不超过两个。伸缩销和摆动销也是用的比较多的一种定位销。当一套夹具需要多个定位销时, 而固定销的数量又受到限制, 我们就考虑设计时增加伸缩销或者摆动销。当然, 改变销的结构形式也需考虑零件的结构, 和预留的操作空间, 不能与零件有干涉。当定位销由于受到零件结构限制而不是水平的, 而是带有一定角度或者垂直于BASE板, 考虑到取放件的便易性, 我们也应将定位销设计成摆动或伸缩的。

3.2 定位块及压块

定位块和压块在夹具设计中也用的比较多, 他们分别起定位和压紧作用。定位块主要用于对面的定位, 它能保证一些重要的型面和功能面的尺寸。在设计的时候, 我们要根据工艺上要求的RPS并结合自己的经验来设计定位块的结构形式进行定位块的设计。压块主要是用于保证零件的压紧。它的设计主要考虑因素是能不能在保证压紧零件的同时, 又能保证焊枪良好的操作性。它的结构形式因而也会因为零件和其他夹具结构体的形式而不同。

结语

汽车白车身焊装夹具设计不仅涉及到夹具设计的基本理论和方法, 他同时与车辆工程, 车辆理论的相关知识密切相关。我们在设计焊装夹具的时候, 不仅要考虑夹具结构是否能满足准确定位零件, 我们还得考虑我们的夹具是否能保证重要功能尺寸, 在优先保证我们需要控制的尺寸的情况下, 满足其他的定位精度。要做到这一点, 我们就需要了解RPS的设置经验, 白车身零件的总装相关用途。另外, 对于在夹具设计中使用的定位销, 定位块和压紧块等元素也必需根据经验和相关标准进行分类选取和设计, 保证零部件的质量要求, 保证最大程度地满足生产要求。

参考文献

[1]杨握拴.汽车装焊技术及夹具设计[M].北京:北京理工大学出版社出版社, 1997.

[2]李丽霞.LG-1汽车车身焊装系统夹具的开发[D].天津:天津大学硕士学位论文, 2007 (07) .

汽车焊装生产线 篇9

传统的焊装夹具设计在二维下进行,不能直观地表达夹具的三维模型,车身覆盖件多是线框图表示,导致数据残缺或不准确,而且绘图工作占据了设计者很多的时间[1],由此可见,将CAD技术引入到汽车焊装夹具的设计中势在必行。本文以汽车前地板预总成焊装夹具的设计为例,阐述了基于UG的汽车车身焊装夹具的3D设计方法,并与二维设计相比突出了UG软件在焊装夹具设计中的优越性。

1 车身焊装夹具的结构特点

汽车车身焊装夹具通常由支架、压板、定位板、限位块、夹紧器等组成(如图1)。

1.1 支架

夹具的基础单元,用于连接定位板和压板,将夹具按其所在的车线位置固定在焊装线的基座上。支架的精度直接影响夹具的定位准确性。[2]

1.2 压板

夹具的运动单元,用于实现对工件的夹紧和松开。加紧时工件的定位基准预定位板接触,保证焊接过程中工件位置不发生变动。

1.3 定位板

夹具的核心单元,用于支撑定位,它在焊装夹具中预工件表面直接接触,其制造精度直接影响车身的焊装精度和互换性。

1.4 限位块

限制压板的压紧程度,保护工件不因压板压紧力过大而变形。

1.5 夹紧器

夹具的驱动单元,有气动夹紧和手动夹紧两种,现代夹具设计中常选用气动夹紧方式。

2 车身焊装夹具的基本要求

在进行焊装夹具设计之前,除了解焊装夹具的结构外,还必须要了解夹具设计的基本要求。

(1)要保证焊装的车身各部分具有正确的互相位置和几何形状。

(2)要满足汽车变型产品结构、生产工艺和生产纲领的要求。

(3)保证车身装配工艺的正常进行。

(4)结构合理、制造简单、成本低廉、维修方便。[3]

3 车身焊装夹具的3D设计流程

以某汽车的前地板预总成工位的某一焊装夹具为例,阐述焊装夹具3D设计的要点。

3.1 方案设计

3.1.1 设计及准的确定

为保证车身各部分能正确的装配,要采用与汽车车身设计基准一致的标准方法,以空间坐标网格线(即车线)来标注尺寸,从而使焊装夹具的空间位置与被焊车身的位置保持一致。

3.1.2 设计方案的确定

首先是对设计知识的提取,分析设计式样书,了解过程信息和主控点信息。转换PANEL文件,将PANEL按指定的位置放置在机床坐标系中,取截断面,生成车线。然后根据PANEL夹紧部位形状和位置设计加工件定位板和压板。最后再装配标准件支架和外购件气缸及其他辅助部件。

3.2 设计定位板和压板

定位板和压板是焊装夹具中与工件表面直接接触的部分,工件复杂的外形决定了加工件在设计是要有较高的形状、尺寸精度。定位板采用孔定位方式,通过销的位置精度来保证定位板的定位精度[4]。

基于UG建模的参数化设计的技术,采用自顶而下的设计方法,将车身数据一级一级的自顶而下的传递,利用草图来控制整个装配中所有零部件的形状、位置和精度。

3.2.1 在UG建模模块中利用自顶而下的方法建立夹具装配目录树(如图2)。

3.2.2 转换PANEL文件,根据焊装夹具设计式样书过程信息中给出的夹具定位位置来做出车身断面线(车线)。[5]3.2.3通过WAVE-Linker技术将车线链接到夹具单元中,将WCS移动到夹紧面附近,以Section为基准建立夹具单元的草图(如图3)。

3.2.4 通过WAVE-Linker技术将草图链接到定位板和压板零件单元中,然后在UG建模模块中分别对各自的草图进行拉伸处理,得到相应的零件单元。

3.3

装配标准件支架和外购件气缸及其他辅助部件。

3.4

生成总装图,设计定位销,进行干涉检验。

3.5 二维出图

利用UG制图模块,通过恰当的投影自动生成二维图,并可随时更新视图。

基于UG的焊装夹具的三维设计和二维出图,大大缩短了设计周期,提高了设计效率。

4 结束语

随着生产力水平的提高,汽车行业也在飞速的发展,基于UG的焊装夹具的3D设计正适应汽车市场的发展,并以其制造成本低、设计周期短、设计标准化等优势逐步取代了传统的二维平面的设计。

而且在汽车焊装夹具设计中经常会遇到车身数据改变的情况,只需要根据设计式样书随时改变草图的细节,后续结构的设计会同时自动进行更新,无需重新设计。由此便可缩短设计周期,极大地提高设计效益,这在实际工程设计中有很大的应用价值。

摘要：汽车夹具是保证车身焊装质量的重要因素,影响整个汽车的制造精度和生产周期。以某汽车前地板预总成焊装夹具的设计为例介绍了汽车车身焊装夹具的结构特点和基本要求,阐述了基于UG的汽车车身焊装夹具的3D设计方法。同时采用WAVE的设计思想和方法进行设计,使设计周期缩短,设计效益大为提高。

关键词：焊装夹具,汽车车身,WAVE

参考文献

[1]付红,张伯权,李勇,史月丽,王洪涛.UG/WAVE技术在汽车焊装夹具设计中的应用.机械设计与制造,2007,(10):35～36.

[2]熊晓萍.汽车车身焊装夹具运动机构浅析.工艺与工艺装备,2005,(1):80～82.

[3]粟鸿斌.汽车车身常见装焊夹具结构的分析.广西机械,2000,(3):25～26.

[4]熊晓萍,陶明元.汽车车身装焊夹具的结构设计.汽车工艺与材料,1998,(5):38～41.