淺談MPV車型與轎車及SUV車型焊裝 共線生產(chǎn)的技術(shù)方案

王世明，劉美娜，蔡鋼

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 510641）

前言

汽車制造業(yè)作為目前自動(dòng)化程度最高的行業(yè)之一，其推陳出新的頻率日益增高。十年前需要四年開發(fā)周期的汽車產(chǎn)品，現(xiàn)在只需要兩年就可以完成。產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，更加需要強(qiáng)有力的、先進(jìn)的生產(chǎn)制造技術(shù)來(lái)支撐?？紤]到投資成本的因素，目前大部分汽車主機(jī)廠均采用共線混流生產(chǎn)。所謂共線混流生產(chǎn)，是指在同一條生產(chǎn)線上可以同時(shí)滿足多個(gè)不同車型的生產(chǎn)。生產(chǎn)線通用設(shè)備及公用動(dòng)力設(shè)施一次性投入永久性使用，每次新車型投入時(shí)，只需增加部分專用的設(shè)備，或者對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)性的改造。此種生產(chǎn)方式可避免設(shè)備工裝等資源重復(fù)投資造成的浪費(fèi)，而且還可以縮短技改時(shí)間，為汽車產(chǎn)品的加速更新?lián)Q代提供了有力的支持。本文從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)平臺(tái)化設(shè)計(jì)及生產(chǎn)線工藝裝備柔性化設(shè)計(jì)兩個(gè)方面入手，介紹了廣汽傳祺新開發(fā)的某款MPV車型與轎車及SUV車型共線生產(chǎn)的技術(shù)方案。

1 車身結(jié)構(gòu)平臺(tái)化設(shè)計(jì)

1.1 車身尺寸及重量

產(chǎn)品在焊裝生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)，最重要的一個(gè)前提就是車型整車尺寸及重量需滿足生產(chǎn)線的約束。若其長(zhǎng)、寬、高尺寸超出生產(chǎn)線要求，或者其重量超出生產(chǎn)線移栽、運(yùn)輸設(shè)備的要求，則該車型無(wú)法在生產(chǎn)線生產(chǎn)，更加談不上與別的車型共線生產(chǎn)。廣汽傳祺此款MPV在設(shè)計(jì)的初始階段，就充分考慮了焊裝生產(chǎn)線對(duì)產(chǎn)品整車尺寸及重量的約束，以保證其量產(chǎn)后可以在焊裝生產(chǎn)線生產(chǎn)。

1.2 車身分塊形式一致性

為實(shí)現(xiàn)焊裝共線生產(chǎn)，各個(gè)不同車型分塊形式需保持一致。只有車身的分塊形式一致了，其焊接工藝流程才能設(shè)計(jì)一致，而各車型焊接工藝流程一致是實(shí)現(xiàn)共線生產(chǎn)的前提[1]。目前汽車行業(yè)內(nèi)MPV車型常見的分塊形式如圖1所示，廣汽傳祺轎車及SUV車型分塊形式見圖2所示，兩種分塊形式在下車體區(qū)域存在差異。若廣汽傳祺新開發(fā)的此款MPV車型分塊形式與汽車行業(yè)內(nèi)MPV車型常見的分塊形式保持一致，由于工藝流程不一致，很難與廣汽傳祺已量產(chǎn)的轎車及SUV車型共線生產(chǎn)。所以需要對(duì)廣汽傳祺MPV車型的分塊形式重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其與廣汽傳祺已量產(chǎn)的轎車及SUV車型分塊形式一致。

圖1 汽車行業(yè)內(nèi)MPV車型常見的分塊形式

圖2 廣汽傳祺轎車及SUV車型分塊形式

分塊形式設(shè)計(jì)一致后，前地板側(cè)梁與機(jī)艙前縱梁、后地板后縱梁搭接處部分焊點(diǎn)焊接時(shí)焊鉗與前地板面板干涉，焊接不可達(dá)，需對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，見圖3所示。

圖3 車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1.3 車身連接工藝一致性

各車型車身分塊形式一致后，各工序的連接工藝種類盡量一致。這樣生產(chǎn)線的焊接設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)共用，盡量避免因連接工藝不一致而導(dǎo)致生產(chǎn)線需新增專用的設(shè)備。此外，各工序的連接工藝數(shù)量（如焊點(diǎn)數(shù)量、焊縫長(zhǎng)度等）應(yīng)設(shè)計(jì)在生產(chǎn)線的焊接能力之內(nèi)。若其超出生產(chǎn)線的焊接能力，生產(chǎn)工時(shí)超出生產(chǎn)線節(jié)拍，則生產(chǎn)線同樣需要增加焊接設(shè)備來(lái)對(duì)應(yīng)，特殊情況下還需增加工位來(lái)吸收多余的焊點(diǎn)或者焊縫，這些都不利于共線生產(chǎn)。

1.4 車身定位孔及輸送孔一致性

各個(gè)車型共用焊裝生產(chǎn)線的工裝夾具，是焊裝共線生產(chǎn)的一個(gè)重要方面[2]。因此，廣汽傳祺此款MPV車身定位孔必須與轎車及SUV車型的車身定位孔一致，或者在工裝夾具的可調(diào)整范圍之內(nèi)，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)不同車型的共線生產(chǎn)。廣汽傳祺車型車身定位孔共有12個(gè)孔位，其中機(jī)艙區(qū)域4個(gè)，前地板區(qū)域4個(gè)，后地板區(qū)域4個(gè)，具體見圖4所示。廣汽傳祺此款MPV車身設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)，嚴(yán)格按照相關(guān)工藝約束設(shè)計(jì)車身定位孔，保證其定位孔與轎車及SUV車型定位孔一致。

圖4 車身定位孔約束

圖5 臺(tái)車

圖6 車身物流孔

焊裝生產(chǎn)線除工裝夾具外，還有運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備各個(gè)車型也必須實(shí)現(xiàn)共用。焊裝車間的運(yùn)輸裝運(yùn)設(shè)備（臺(tái)車）見圖5所示，其定位支撐單元一般沒有柔性，不可切換。這就要求車身上相應(yīng)的物流孔徑及坐標(biāo)各個(gè)車型必須完全一致。廣汽傳祺車身物流孔見圖6所示。此款MPV車型在設(shè)計(jì)時(shí)，完全遵循物流孔約束，最終實(shí)現(xiàn)了輸送轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備的共用。

2 生產(chǎn)線工藝裝備柔性化設(shè)計(jì)

車身結(jié)構(gòu)平臺(tái)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，焊裝生產(chǎn)線也需要進(jìn)行柔性化設(shè)計(jì)，以兼容不同的車型。下面主要論述下焊裝生產(chǎn)線主線（包括下車體總成線及白車身總拼線）柔性化設(shè)計(jì)的方法。

2.1 下車體總成線工裝夾具柔性化設(shè)計(jì)

下車體總成線是將機(jī)艙、前地板、后地板這三大塊拼接起來(lái)。為實(shí)現(xiàn)各個(gè)車型共線生產(chǎn)，下車體總成線的夾具（包括點(diǎn)定夾具及補(bǔ)焊夾具）必須具備一定的柔性。目前各主機(jī)廠主要采用的夾具形式為NC伺服定位機(jī)構(gòu)，其定位支撐單元在X/Y/Z三個(gè)方向可調(diào)整。各車型在設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)，定位孔設(shè)計(jì)在NC伺服定位機(jī)構(gòu)的調(diào)整范圍之內(nèi)即可。NC伺服定位機(jī)構(gòu)示意圖見圖7所示。

圖7 NC伺服定位機(jī)構(gòu)

下車體總成線除定位夾具需要柔性化設(shè)計(jì)外，輸送設(shè)備也需要柔性化設(shè)計(jì)，以兼容不同的車型共線生產(chǎn)。在采用NC伺服定位機(jī)構(gòu)作為定位夾具的情況下，輸送設(shè)備一般采用往復(fù)桿。往復(fù)桿上面的定位支撐單元一般采用差異化布置，每組支撐單元對(duì)應(yīng)一個(gè)車型，支撐單元自動(dòng)進(jìn)行切換。往復(fù)桿示意圖見圖8所示。

圖8 往復(fù)桿

2.2 白車身總拼線柔性化設(shè)計(jì)

白車身總拼線是將下車體總成、側(cè)圍及頂蓋拼接起來(lái)。為實(shí)現(xiàn)三款車型的共線生產(chǎn)，白車身總拼線的點(diǎn)定夾具、補(bǔ)焊夾具及輸送設(shè)備必須進(jìn)行柔性化設(shè)計(jì)，以兼容不同的車型。目前各主機(jī)廠白車身總拼線的點(diǎn)定夾具一般采用OPEN- GATE形式，見圖9所示。下車體區(qū)域的定位夾緊單元采用NC伺服定位機(jī)構(gòu)，柔性切換對(duì)應(yīng)不同車型。側(cè)圍區(qū)域的夾 具通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在滑軌上移動(dòng)進(jìn)行切換。通過(guò)這種方式，實(shí)現(xiàn)不同的車型共線生產(chǎn)。

圖9 OPEN-GATE

白車身總拼線輸送設(shè)備一般采用滾床+滑撬的形式，且補(bǔ)焊工位車身也是通過(guò)滑撬進(jìn)行定位的。所以白車身總拼線的滑撬也需要具備一定的柔性，以對(duì)應(yīng)不同的車型?；诵问揭妶D10所示。其上面的定位單元分兩種。一種是固定單元，不可切換。這種單元要求車身上相應(yīng)的定位孔徑及坐標(biāo)各個(gè)車型必須設(shè)計(jì)一致。這是一個(gè)強(qiáng)制約束，在車身設(shè)計(jì)開發(fā)階段必須滿足約束要求，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)共線生產(chǎn)。另外一種定位單元是差異化支撐單元。這種單元可機(jī)械切換，不同的車型對(duì)應(yīng)不同的單元。通過(guò)上述方式，滑撬具備了一定的柔性，從而實(shí)現(xiàn)了不同車型的輸送及補(bǔ)焊。

圖10 滑撬

3 結(jié)論

綜上所述，通過(guò)對(duì)車身的平臺(tái)化設(shè)計(jì)（包括車身分塊形式一致性、車身連接工藝一致性及車身定位孔、輸送孔一致性等）及生產(chǎn)線工藝裝備（包括點(diǎn)定夾具、補(bǔ)焊夾具及輸送轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備等）柔性化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了廣汽新開發(fā)的MPV車型與轎車及SUV車型的共線生產(chǎn)。