車身地板線線尾區(qū)域工藝內(nèi)容總結(jié)及方案分析

摘要：整理了北京奔馳近年來白車身地板線線尾工藝內(nèi)容組成，單一車型或多車型生產(chǎn)線工藝布局方案，總結(jié)歸納生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計過程中需要考慮的工藝內(nèi)容和步驟，通過對比工藝布局方案，提出優(yōu)化工藝布局思路，為后續(xù)車型生產(chǎn)線規(guī)劃提供新的建議和思路。

關(guān)鍵詞：車身地板線；工藝方案；產(chǎn)線布局；白車身

近幾年隨著一體化壓鑄技術(shù)和CTB電池車身一體化技術(shù)發(fā)展，汽車白車身零件得以大量減少，白車身工藝連接點數(shù)量也大幅降低。為了不斷降低生產(chǎn)線成本投入，縮短生產(chǎn)線建設(shè)周期，總結(jié)了白車身地板線線尾區(qū)域工藝內(nèi)容的組成部分，分析各個工藝內(nèi)容的適用條件，建立模塊化的生產(chǎn)線布局方案，不斷改進工藝過程，提升工藝布局方案的精益性，希望通過不斷的調(diào)整和持續(xù)優(yōu)化，設(shè)計出更加柔性和高效的生產(chǎn)線工藝布局方案。

車身地板線尾區(qū)域工藝內(nèi)容組成

裝焊車間車身地板總成零件通常由車身前端總成、中地板總成和車身后端總成三個零件進行拼合而成，拼合后的車身地板零件再進行后續(xù)工藝步驟，這些步驟的工藝區(qū)域我們統(tǒng)稱為車身地板線線尾區(qū)域，主要包括螺柱焊接工位、車身零件緩存單元、車身尺寸自動測量工位、生產(chǎn)線返修工位、車身導(dǎo)出工位、生產(chǎn)線體內(nèi)和線體間輸送系統(tǒng)，以下是對這些內(nèi)容的具體介紹。

1）螺柱焊接工位是生產(chǎn)線內(nèi)負(fù)責(zé)螺柱焊接工藝的區(qū)域，這些焊接完成的螺柱主要用于汽車內(nèi)的總裝零件或線束的固定，以車身地板線為例，螺柱類型通常為鋼螺柱或鋁螺柱，螺柱型號和種類繁多，一個車身地板總成零件上通常不少于300個螺柱焊釘。為了提高這些螺柱焊接工位工作效率及生產(chǎn)線多車型柔性化需求，通?？梢圆捎秒p節(jié)拍螺柱焊接工藝方案，即由七軸機器人作為車身零件搬運載體，將螺柱焊接工位均勻的布置在七軸機器人左右兩側(cè)，左右兩側(cè)的螺柱焊接工位工藝內(nèi)容相同，這種方案能夠提高螺柱焊接設(shè)備的使用效率，減少設(shè)備數(shù)量投入，同時降低螺柱焊接工藝占地面積，此方案在節(jié)拍時間內(nèi)可以完成更多的焊接工藝內(nèi)容，降低了生產(chǎn)線由于節(jié)拍時間短而購置大量設(shè)備和土地面積浪費的情況，進而降低了生產(chǎn)線投資成本。

2）車身零件緩存單元。由于生產(chǎn)線產(chǎn)能高，生產(chǎn)車型較多，生產(chǎn)線內(nèi)的自動化設(shè)備就會相應(yīng)增加，為了降低因各種設(shè)備停機引發(fā)的工藝區(qū)域生產(chǎn)停止，導(dǎo)致生產(chǎn)線產(chǎn)能降低，可以在生產(chǎn)線中建立車身零件緩存單元，緩存單元數(shù)量的多少以及單個緩存單元可承載的零件數(shù)量，需要根據(jù)生產(chǎn)線的物料仿真進行計算，再應(yīng)用電氣控制及PLC區(qū)域規(guī)劃方案，保證生產(chǎn)線中各車型產(chǎn)能輸出的穩(wěn)定性。

3）車身尺寸自動測量工位通常包含測量機器人、零件定位工裝、光學(xué)傳感器、溫度反饋配件、測量系統(tǒng)控制柜及相關(guān)配套設(shè)備等，通過測量車身總成零件關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵尺寸，以確保車身重復(fù)制造精度，此項自動檢測技術(shù)同樣可以測量螺柱的位置精度。通過廣泛應(yīng)用車身尺寸自動測量技術(shù)，可以快速識別車身尺寸狀態(tài)，快速定位缺陷產(chǎn)品和發(fā)生偏差的工藝過程，此工位的檢測內(nèi)容及時間長短對生產(chǎn)線節(jié)拍影響較大，在生產(chǎn)線工藝方案設(shè)計過程中，需要考慮將此工位放置在生產(chǎn)線中或獨立于生產(chǎn)線邊不影響生產(chǎn)線整體產(chǎn)能輸出。

4）生產(chǎn)線返修工位可以分成生產(chǎn)線在線返修工位或離線返修工位。車身總成零件經(jīng)過各種焊接工藝或車身尺寸自動測量后，如果車身零件存在焊接質(zhì)量報警或尺寸偏移等情況，需要人工進行查看及確認(rèn)狀態(tài)。在線返修工位可以讓工人快速到達(dá)車身零件邊查看問題狀態(tài)，完成確認(rèn)的車身零件可以快速返回正產(chǎn)生產(chǎn)過程，不影響生產(chǎn)線產(chǎn)能輸出。離線返修工位是將車身總成零件通過導(dǎo)出工位轉(zhuǎn)運出生產(chǎn)線，進行車身質(zhì)量的離線返修。

5）車身導(dǎo)出工位除了用于車身零件的離線返修工藝，還可以將正常質(zhì)量狀態(tài)的車身零件導(dǎo)出生產(chǎn)線，進行零件的質(zhì)量環(huán)檢查，三坐標(biāo)檢測或破壞性剔試試驗。

6）生產(chǎn)線體內(nèi)輸送系統(tǒng)和線體間輸送系統(tǒng)是連接白車身焊接工藝各個工位之間的橋梁，較為廣泛使用的有機器人搬運，往復(fù)桿輸送鏈，升降滾床+滑橇+下部夾具，固定滾床+高精度定位臺車，積放式輸送鏈及自動導(dǎo)引小車等形式。根據(jù)車型產(chǎn)能節(jié)拍設(shè)計，占地面積以及成本投入等因素對生產(chǎn)線輸送系統(tǒng)進行選擇。近幾年在北京奔馳主要采用機器人搬運，以及固定滾床+高精度定位臺車的形式，機器人搬運用于分總成零件焊接區(qū)域，車身地板線焊接區(qū)域。在車身地板線尾區(qū)域，將車身地板總成零件放置在固定滾床滑橇上，由提升機輸送到后續(xù)工藝區(qū)域。

固定滾床+高精度定位臺車的輸送形式也屬于滾床+滑橇輸送形式的一種，通過高精度定位臺車定位車身零件的位置，再由高速滾床運輸并定位高精度定位臺車，因此車身零件焊接作業(yè)時無須升降。高精度定位臺車可以實現(xiàn)定位單元的切換，進而實現(xiàn)多車型共線生產(chǎn)，這套輸送系統(tǒng)具有定位精度高、效率快及切換簡單等優(yōu)點。同時為了保證高精度定位臺車上各個支撐銷或限位塊的精度，需要在生產(chǎn)線中規(guī)劃一個高精度臺車檢測工位，通過機器人持光學(xué)傳感器對高精度定位臺車的關(guān)鍵尺寸進行自動測量并進行質(zhì)量監(jiān)控，確保車身生產(chǎn)過程中質(zhì)量的穩(wěn)定性。另外高精度定位臺車如果尺寸檢測不合格，需要及時從生產(chǎn)線中導(dǎo)出，由工人進行確認(rèn)及返修。高速滾床及高精度定位臺車的樣例，如圖1所示。

車身地板線尾工藝布局方案分析

車身地板線尾區(qū)域的工藝布局在實際規(guī)劃過程中，可以根據(jù)生產(chǎn)線產(chǎn)能、車型種類以及設(shè)備兼容性等進行實際分析考量，如圖2所示，該工藝方案為單一車型生產(chǎn)線，車身地板零件完成雙節(jié)拍螺柱焊接工藝內(nèi)容，由七軸機器人1將焊接完成后的零件存放在緩存單元或中轉(zhuǎn)臺上，再由七軸機器人2轉(zhuǎn)運車身零件到白車身在線檢測工位進行檢測（中轉(zhuǎn)臺和七軸機器人2之間的內(nèi)容為產(chǎn)品變更增加的焊接工位，不在此次布局討論范圍），檢測完成后的車身零件如需要進行質(zhì)量返修則由七軸機器人3轉(zhuǎn)運至返修工位或放置在緩存單元。質(zhì)量確認(rèn)合格的車身零件由七軸機器人3轉(zhuǎn)運到工位3上，準(zhǔn)備將車身零件與高精度定位臺車進行拼合。在拼合前，提升機1將空載的高精度定位臺車從二層輸送線上轉(zhuǎn)運到地面高速滾床輸送線上，即圖中工位1至工位4的滾床輸送線，其中工位1為空載的臺車到達(dá)位置，工位2是高精度臺車在線檢測工位，工位3是高精度臺車和車身零件的拼合工位，拼合后的零件和臺車由提升機2轉(zhuǎn)運至二層輸送平臺進行后續(xù)工藝內(nèi)容。如果工位2的高精度臺車尺寸檢測不合格，則可以通過控制程序?qū)⑴_車輸送至工位4進行臺車導(dǎo)出功能進行臺車的返修及確認(rèn)，返修完成后再由工位4將臺車重新導(dǎo)入到輸送線中。

可以發(fā)現(xiàn)，單一車型車身地板線線尾工藝布局簡單，工藝步驟合理，通過生產(chǎn)線中的車身在線檢測工位進行白車身質(zhì)量檢測及控制，通過七軸機器人進行車身零件的轉(zhuǎn)運，應(yīng)用兩個提升機完成車身零件和空載臺車的拼合并進行后續(xù)工藝步驟的輸送。

近年來，裝焊車間生產(chǎn)線柔性化程度要求越來越高，生產(chǎn)線上會存在很多尺寸及樣式不一的車身零件，這些車身零件需要七軸機器人在搬運零件過程中使用不同的搬運抓手，需要高精度定位臺車根據(jù)不同車型切換定位單元的位置以適應(yīng)車身定位，以北京奔馳某車間為例，該車間共生產(chǎn)三種車型，生產(chǎn)線節(jié)拍時間短，車身尺寸及零件定位信息不一致，生產(chǎn)線區(qū)域布局緊湊，為了保證生產(chǎn)穩(wěn)定性，進行如下布局方案規(guī)劃。

如圖3所示，該工藝布局方案首先完成雙節(jié)拍螺柱焊接工藝內(nèi)容，七軸機器人1通過抓手切換，將對應(yīng)的車身總成零件存放到緩存單元上，七軸機器人2將緩存單元上的總成零件轉(zhuǎn)運到白車身在線測量工位。該測量工位完全獨立于生產(chǎn)線內(nèi)輸送線路之外，可以自定義檢測內(nèi)容和檢測頻率，方便產(chǎn)品質(zhì)量追蹤，如果車身零件由于質(zhì)量問題導(dǎo)出，七軸機器人2可以將零件放置到導(dǎo)出工位上。七軸機器人3通過抓手切換，負(fù)責(zé)車身總成零件的后續(xù)工藝，如在線返修工位，或搬運車身零件與高精度定位臺車相互拼合。對于線尾的滾床輸送線工藝，提升機1負(fù)責(zé)將空載的高精度定位臺車從二層輸送線轉(zhuǎn)運到地面滾床輸送線工位1上，工位2負(fù)責(zé)高精度定位臺車的車型切換功能，切換完成后的高精度定位臺車由高速滾床輸送到工位3，完成車身總成零件和高精度定位臺車的拼合工藝。

圖3所示的工藝方案可實現(xiàn)多車型柔性生產(chǎn)，工藝過程清晰，但是受限于產(chǎn)品設(shè)計及現(xiàn)場區(qū)域面積影響，該布局方案內(nèi)無法實現(xiàn)高精度定位臺車的在線檢測功能，因此在提升機1將空載臺車導(dǎo)入到生產(chǎn)線前，需要在其他工藝區(qū)域完成臺車的在線檢測及必要的返修工作。在后續(xù)車型生產(chǎn)線規(guī)劃過程中，出于節(jié)約成本及精益規(guī)劃的考慮，希望對圖3的工藝方案進一步進行優(yōu)化，將提升機數(shù)量從2個減少至1個，增加高精度定位臺車的在線檢測及導(dǎo)出返修功能以節(jié)約工藝區(qū)域面積，這就要求提升機能夠具有承接空載臺車和滿載臺車的傳輸功能，圍繞這個提升機需要建立一個由高速滾床及高精度定位臺車組成的輸送環(huán)路，在這個環(huán)路上實現(xiàn)臺車在線檢測功能，增加臺車導(dǎo)入導(dǎo)出生產(chǎn)線的功能。

優(yōu)化后的工藝布局方案如圖4所示，提升機在工位1將臺車導(dǎo)入到環(huán)形輸送系統(tǒng)內(nèi)，在工位2進行臺車在線檢測功能，檢測合格的臺車在工位3通過橫移機輸送到工位5-6工位，在工位7完成零件與臺車的拼合步驟，臺車承載著零件經(jīng)過工位8-9輸送返回到工位1，由提升機將臺車和零件同時提升至二層輸送平臺輸送系統(tǒng)內(nèi)，進行后續(xù)工藝步驟。如果高精度臺車在工位2內(nèi)尺寸檢測不合格，可以通過工位4使用承載小車將臺車導(dǎo)出，進行返修及人工確認(rèn)，再通過工位5將高精度臺車返回生產(chǎn)線。需要注意的是離開生產(chǎn)線的高精度定位臺車再次返回生產(chǎn)線時，需要再次輸送至尺寸在線檢測工位2，確保臺車尺寸精度符合要求。

以上三個工藝布局方案適用于使用機器人搬運及高速滾床+高精度定位臺車相結(jié)合的車身地板生產(chǎn)線，三個布局方案各有特點。圖2的單一車型生產(chǎn)線工藝方案布局簡單，整個區(qū)域工作效率高，生產(chǎn)線輸出能力強。圖3的多車型生產(chǎn)線方案，適用于空間區(qū)域窄長的生產(chǎn)現(xiàn)場，通過雙緩存單元，雙提升機輸送方案，可以快速完成多車型柔性化生產(chǎn)，布局合理，不足的是需要將高精度臺車的檢測工位放置到其他工藝區(qū)域。圖4工藝方案是對生產(chǎn)線線尾區(qū)域的進一步優(yōu)化，適用于一個提升機進行生產(chǎn)線內(nèi)及線間輸送的情況，該方案通過增加高速滾床和橫移機建立環(huán)形輸送路線，為高精度臺車的在線檢測工位設(shè)置和導(dǎo)入導(dǎo)出功能提供了便利條件。

結(jié)語

在本篇論文中，深入探討了白車身地板線線尾區(qū)域工藝方案內(nèi)容，通過對比單一車型或多車型生產(chǎn)線的工藝方案，提出工藝方案適用范圍，總結(jié)了各個方案的設(shè)計思路和改進措施。未來，我們將繼續(xù)探索更多的技術(shù)方案創(chuàng)新思路，進一步優(yōu)化生產(chǎn)工藝，推動行業(yè)的發(fā)展進步。

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