車身共線的柔性化生產(chǎn)

【摘要】柔性化生產(chǎn)是近些年新提出來的一種生產(chǎn)形態(tài)，更多的是一些大型產(chǎn)品密集型制造企業(yè)在推行與使用。由于消費(fèi)者對產(chǎn)品多樣化的需求、市場變化、生產(chǎn)成本壓縮、顧客交貨期的遵守等因素的驅(qū)動，傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下的大批量“經(jīng)濟(jì)”生產(chǎn)模式已經(jīng)無法適應(yīng)社會發(fā)展要求，面臨著空前的挑戰(zhàn)與壓力。這種情況在大多數(shù)的制造型行業(yè)都有著不同程度的體現(xiàn)，尤其是汽車行業(yè)更為明顯突出。就目前而言，這種具有較強(qiáng)靈活性和高效性柔性化生產(chǎn)還停留在國內(nèi)外一些先進(jìn)的汽車生產(chǎn)企業(yè)。這種柔性生產(chǎn)模式具有的時(shí)效性、節(jié)約性在很大程度上增強(qiáng)了企業(yè)的競爭優(yōu)勢。本文以汽車制造工廠的焊裝車間為例，重點(diǎn)闡述了在實(shí)際生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)焊裝線柔性化生產(chǎn)的主要做法，希望能夠給更多汽車行業(yè)的企業(yè)帶來更多幫助。

【關(guān)鍵詞】汽車業(yè)；汽車；車身；生產(chǎn)線；焊裝；柔性化；G-MES；PLC

1、前言

汽車焊接生產(chǎn)是汽車生產(chǎn)環(huán)節(jié)中比較復(fù)雜的一個專業(yè)制造過程，想要在這個過程中實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)顯然還是有一定困難的，但是它又是汽車生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)柔性化的最重要的環(huán)節(jié)。在國外一些先進(jìn)的汽車生產(chǎn)企業(yè)，在焊裝生產(chǎn)線柔性化方面靠著多年的經(jīng)驗(yàn)積累已經(jīng)有了十分完善的實(shí)現(xiàn)方式，而且有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，這是當(dāng)前我國汽車企業(yè)無法比的。作為在柔性化生產(chǎn)線剛剛提出的我國汽車企業(yè)而言，如何借鑒國外這些先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，積極探索符合我國國情又行之有效的焊裝柔性化生產(chǎn)方法，以柔性化的生產(chǎn)設(shè)備來保證企業(yè)制造的靈活性與均衡性，是極其重要的。那焊裝線又到底如何實(shí)現(xiàn)“柔性化”？

2、焊裝生產(chǎn)線的主要工藝流程

汽車焊裝生產(chǎn)的主要任務(wù)就是完成汽車車身的制造，對于轎車來說，車身焊裝線一般是由地板總成線、頂蓋總成線、、儀表臺橫梁總成線、左右側(cè)圍總成線、四門二蓋總成線、車身裝配線和車身調(diào)整線等組成。

3、柔性化焊裝線

柔性化焊裝線有著多種優(yōu)勢，比如成本節(jié)約，提高效率等等。所謂柔性化焊裝線主要是指在同一種情況下可以滿足多種車型生產(chǎn)焊接的情況，其目的是通過實(shí)現(xiàn)設(shè)備公用動力的通用化而實(shí)現(xiàn)一次投入永久使用的效果。在每次開發(fā)新車型的時(shí)候，只需要增加一部分專用設(shè)備，其他設(shè)備只需要在原有基礎(chǔ)上稍微調(diào)整就可繼續(xù)投入使用。這樣一來，可以有效的避免多次重復(fù)投資造成的資源浪費(fèi)，而且也大大提高了工作效率。唯一的缺點(diǎn)就是在第一次投入中耗資較大。那么，如何才能合理實(shí)現(xiàn)多車種混線生產(chǎn)呢？東風(fēng)悅達(dá)起亞第三工廠焊裝線這方面的十分突出，是同行通值得參考越借鑒的，本文就以此為例子。東風(fēng)悅達(dá)起亞（簡稱DYK）三工廠焊裝線，是按照30萬臺/年綱領(lǐng)設(shè)計(jì)的，廠房面積38，400M2，雙班人員總數(shù)為184人，機(jī)器人總數(shù)度330臺，焊接自動化率100%，部品裝載自動化率24%，分總成式序間轉(zhuǎn)載自動化率100%。該焊裝線上可以同時(shí)生產(chǎn)四個車型（目前有K3、K4這2個車型）的車身。

3.1專用的夾具旋轉(zhuǎn)臺運(yùn)行系統(tǒng)：

通過將生產(chǎn)不同車型的專用夾具設(shè)置于旋轉(zhuǎn)式作業(yè)臺上，我們稱之為夾具旋轉(zhuǎn)臺運(yùn)行系統(tǒng)，每個旋轉(zhuǎn)作業(yè)臺上又按“十”字型排布出4個夾具固定痤。存放自動化工位器具的BACK就設(shè)置于旋轉(zhuǎn)作業(yè)臺的周邊，通過7軸機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)部品件的存取與使用；這個過程中焊接作業(yè)完全可以通過焊接機(jī)器人來自動完成實(shí)現(xiàn)，從而節(jié)省了人力成本。所有拼焊工序完成后可以由機(jī)械手取出并裝載進(jìn)自動化工位器具或直接裝載到空中自行小車（EMS）上后再送入下道工序。（機(jī)蓋總成運(yùn)行系統(tǒng)如圖1所示）

3.2專用夾具臺車儲存及運(yùn)行系統(tǒng)

專用夾具臺車儲存及運(yùn)行系統(tǒng)是一個嚴(yán)謹(jǐn)完善的綜合性運(yùn)行系統(tǒng)，它由多個系統(tǒng)組成，其中包括了夾具臺車轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、夾具臺車儲存及選擇切換系統(tǒng)、生產(chǎn)作業(yè)運(yùn)行系統(tǒng)等等。工藝所規(guī)定的所有工作主要由生產(chǎn)作業(yè)運(yùn)行系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)和完成。臺車存儲及切換系統(tǒng)主要目的是將夾具按照車種型號進(jìn)行歸類村范，在生產(chǎn)過程中根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)用。及時(shí)將工作完成后的臺車轉(zhuǎn)載到規(guī)定的存儲區(qū)域，完成這個工序后，還需要按照規(guī)定將存儲區(qū)符合條件的空臺車上載到規(guī)定的生產(chǎn)線上，從而完成一整套工序。

3.3可旋轉(zhuǎn)式的車身主合成夾具

車身主合家具是完成各種車型焊接線的關(guān)鍵工序，對焊接線整體工序有著十分重要的影響。目前，國內(nèi)的眾多汽車生產(chǎn)企業(yè)中，很多企業(yè)在這道焊接線工序中都有自己的處理方式，DYK3的處理方式是比較值得稱道的。DYK3工廠焊裝線采取的是人機(jī)相互結(jié)合使用的方式。首先，考慮到伺服馬達(dá)驅(qū)動的作用，并將它的作用發(fā)揮了出來，主合成家具在這個過程中起到協(xié)助作用，而機(jī)器人也在這個工序中起到了很重要的作用，從而實(shí)現(xiàn)了人機(jī)互動的有效配合，從而大大降低了這道工序的成本，提高了工作效率，成為很多汽車生產(chǎn)公司學(xué)習(xí)的榜樣。

（其基本結(jié)構(gòu)如圖2所示）

3.4共用夾具臺車循環(huán)運(yùn)行系統(tǒng)

車身總成組焊線和補(bǔ)焊線在夾具車臺車循環(huán)移送系統(tǒng)下比較適合。夾具車臺車循環(huán)移送系統(tǒng)的勾結(jié)是：多個公用性臺車分別置于呈“回”排布的雙軌道底座上，將臺車上的所有車身定位支承均采用小型4面回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)或者伺服氣缸結(jié)構(gòu)（如圖2所示）。在這個過程中，臺車的移送結(jié)構(gòu)與上面介紹的生產(chǎn)走也運(yùn)行系統(tǒng)相同。為了能夠利用“回”形中間部分的物流通道，在長度方向的兩端空中或地下設(shè)置臺車轉(zhuǎn)移裝置，并且設(shè)置4組臺車升降裝置，實(shí)現(xiàn)空載/滿載臺車的轉(zhuǎn)運(yùn)（其運(yùn)行系統(tǒng)如圖3所示）。由于利用了臺車搬送則較為容易實(shí)現(xiàn)主焊線上的多種車型共線操作。如此可以不影響生產(chǎn)品質(zhì)、設(shè)備重復(fù)利用率高、滿足多種生產(chǎn)所需、容易追蹤編碼等。正是基于這些優(yōu)點(diǎn)，所以目前汽車行業(yè)在主焊線上廣泛使用這種臺車循環(huán)運(yùn)行系統(tǒng)。

3.5自動化搬運(yùn)設(shè)備—EMS的應(yīng)用

為了實(shí)現(xiàn)焊裝線的柔性化，各分總成線之間的物料傳送多采用自動化搬運(yùn)設(shè)備——空中自行性移送小車系統(tǒng)（EMS）、物料上下載裝置。運(yùn)行軌道采用高強(qiáng)度鋁合金材料，導(dǎo)電采用滑觸式，其自行小車運(yùn)行平穩(wěn)、噪音??；并在運(yùn)行軌道的兩端分別設(shè)置取放工件有升降機(jī)。（門蓋總成EMS運(yùn)行系統(tǒng)如圖4所示）

3.6機(jī)器人在柔性焊裝線上的應(yīng)用

對于柔性化的焊裝生產(chǎn)線來說，大量運(yùn)用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動化是至關(guān)重要的。在本文中就以汽車的車門生產(chǎn)過程來說明一下機(jī)器人的運(yùn)用：車門內(nèi)板的焊接采用電阻焊機(jī)器人；內(nèi)板涂布膨脹膠、外板涂布結(jié)構(gòu)膠和包邊膠由涂膠機(jī)器人來完成；內(nèi)外板的合成包邊傳統(tǒng)的方式是采用包邊模在包邊油壓機(jī)里完成；而DYK3工廠焊裝線是選擇目前國內(nèi)外最先進(jìn)的機(jī)器人滾邊系統(tǒng)來完成的；包邊后再由弧焊機(jī)器人來完成門框與內(nèi)外板的銅焊；最后是抓取件機(jī)器人取件放入自動化工位器具，并通過空中的EMS自行小車運(yùn)送至車門裝配線。

4、結(jié)束語

當(dāng)前，東風(fēng)悅達(dá)起亞公司有三個工廠，其中有兩個是典型的柔性共線生產(chǎn)方式，這兩個工廠比另外一個典型的游牧分線生產(chǎn)方式具有更多生產(chǎn)上的優(yōu)勢。柔性共線生產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)多種車型共線生產(chǎn)且占用廠房面積較少，后續(xù)車型增加時(shí)投資相對較少。這種柔性生產(chǎn)方式使用更有利于小批量多車型的生產(chǎn)模式，增強(qiáng)汽車生產(chǎn)企業(yè)的競爭力。

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