焊裝線合理化設計探討

焊裝工藝在汽車白車身制造中起著重要的作用，隨著產品需求多樣化的不斷提高，焊裝線的設計、制造都面臨著很大的挑戰，為此，本文就焊裝線結構和夾具的選擇闡述一些觀點。

隨著汽車制造技術的飛速發展，焊接技術在汽車白車身的生產中，起到了越來越重要的作用。在我國，焊裝車間工藝設計的主要難點在于焊裝生產線的設計，即采用何種形式的生產線和車身夾具。

焊裝線的結構

目前使用的焊裝線主要是由輸送部分、工裝夾具、焊接設備及其他輔助設備等部分組成，主要結構形式有：交叉臂步進式、擺臂步進式、滑橇輸送式和臺車式等。

1、交叉臂步進式焊裝輸送線

圖 1所示為該焊接線基本原理，調頻電機通過齒輪齒條將動力傳遞給往復桿，實現工件的水平輸送。而工件的上下運動則由雙作用氣缸推動楔鐵平移實現交叉臂機構的升降運動來完成，因此，輸送線的重復精度主要取決于楔鐵的精度，但是，由于楔鐵需要承受較大的摩擦，必須定期更換；同時，往復桿的升降運動靠氣缸作用于楔鐵運動副實現，其沖擊力和噪聲較大。

目前，我公司EQ1141G地板線、白車身總成焊裝線；江西昌河公司CH7101左右側圍總成線、白車身總成焊裝線；昌鈴公司北斗星白車身總成焊裝線等，均采用這種形式的輸送線，并在其中焊裝線的部分工位設置了點焊機器人和弧焊機器人。

2、擺臂步進式焊裝線

圖 2所示為該焊裝線的基本原理，從圖中可以看出，工件的水平輸送是通過調頻電機驅動齒輪齒條做往復運行實現的，頂升、落下裝置采用電機帶動曲柄旋轉 180?，從而實現輸送線本體頂升、落下。其運行過程與交叉臂步進式相同，只是驅動力由氣缸驅動楔鐵改為電機驅動曲柄，同時輔以氣缸支撐，這樣既保證了線體上下運動的平穩性，又消除了交叉臂步進式焊裝輸送線升降時帶來的噪聲。這種形式的焊裝線結構簡單合理、穩定性好、輔助時間較短、重復定位精度較高，基本滿足點、弧焊機器人的使用條件，適用于生產能力為5～10萬輛/年的生產線。

目前，國內很多汽車廠采用該形式的焊裝線，如東風天龍白車身總焊線、地板線；哈飛中意微面的左右側圍總成、白車身總焊線；哈飛路寶、柳微的SPARK白車身總焊線等。

3、滑橇輸送焊裝線

該焊裝線通過采用往復桿或輥床輸送滑橇來實現工件水平輸送，可分為兩種形式：往復桿輸送滑橇式和輥床輸送滑橇式。工件上、下運動一般由固定工位的氣動或液壓頂升裝置實現，工件的下線靠電動葫蘆或自行電葫蘆完成。滑橇上裝有定位裝置，重復定位精較高，一般為±0.3mm，基本滿足點、弧焊機器人的使用條件。

該工藝布置靈活性較高，可在任意工位通過設置90?~180?旋轉機構進行分支，容易實現柔性化改造和產能提升改造，另外，對廠房的長度限制不如先前兩種線體要求嚴格。

目前，此類輸送線在國內的轎車廠應用較多，如神龍公司的206車型的地板線、側圍線、車門線、白車身總焊線；東風本田CRV、思域車型地板線、總焊線等。

4、臺車式焊裝線

該線水平輸送工件是通過電動機驅動臺車在鋼軌上運行或人工推動臺車在軌道中運行，工件或臺車頂升、落下采用氣缸頂升裝置實現。這種焊裝線可分為整軌式和分軌式兩種，主要優點是：結構簡單可靠、工裝設備投資較少、占廠房面積小；但輸送線節奏較慢、重復輸送精度較低、很難滿足點、弧焊機器人的基本應用要求。

焊裝線的選擇

對于焊裝線結構形式的選擇，首先必須考慮產品的壽命周期、檔次、年生產能力及投資規模等，其次結合本單位的現有硬件條件（如廠房、布局等），最后要考慮現有的工藝水平和目前國內或本地區的加工能力等，對諸多因素進行綜合比較來選擇。目前，較為常用的是采用專家評審打分的方式來選擇，如表所示為各個需要考察的項目進行打分：好為 5分、較好為4分、一般為3分、較差為2分、差為1分。

從表中可以看出，擺臂步進式焊裝線得分最高，但選擇何種形式的焊裝線須根據具體的設計條件、產品質量要求、產品結構和工藝來確定。

選擇焊裝線時主要考慮以下幾方面因素：

□ 生產綱領和產品結構的復雜性；

□ 產品性質和工藝水平；

□ 投資規模、車間面積、工裝設備的維修保養技術水平。

在這些眾多影響因素下，其中生產綱領和產品性質起著決定性作用。

焊裝夾具的選擇

對于白車身而言，其總焊線的裝焊工藝主要由預裝配、點定、補焊三部分組成，其中點定工序最為關鍵。焊裝生產線中的總焊夾具決定了白車身的質量、生產線的柔性度及生產節拍等。

目前，國內所采用的總焊夾具主要有以下3種形式：

1、平移式夾具（如圖3所示），其動作順序為：輸送線將預裝白車身送入總焊工位定位夾緊點定，輸送線抬起，將點定成形的車身水平送入后續的工序補焊。此類夾具定位精度和可靠性高，可適用于單排、雙排、臥鋪車的寬窄、高低系列的大批量混流生產、柔性度高。

2、鉸鏈翻轉式夾具（如圖4所示），此類夾具和平移式夾具的工作原理類似，唯一的區別是左右側圍總成的定位組件的打開方式不同：平移式夾具沿垂直于線體輸送方向水平移動，而鉸鏈翻轉式夾具則是繞鉸鏈軸旋轉打開，這樣便于線體輸送、裝配及定位夾緊。

3、立柱式夾具（如圖5所示），此類夾具結構簡單、成本低、維修方便、操作時接近性好，但其定位精度較低，不適用于自動化程度較高的大批量生產和采用焊接機器人的生產線。

提高焊裝線柔性度的有效途徑

目前，國內企業中，同一焊裝線上只能進行同類型或相似類型的車身焊接，即在基礎車型上實現寬窄、長短、高低變換的各車型共線生產，因此，提高焊裝線的柔性化生產能力，是提高企業市場競爭力的重要途徑，可以從以下幾方面進行考慮：

1、傳輸裝置中的托架采用柔性化設計，可隨時根據生產的車型或者即將轉型的車型對托架進行調整。

2、夾具結構的柔性設計。可將不同車型的定位夾緊部件置于同一夾具中，通過電氣控制來實現不同車型的柔性生產。

3、柔性焊裝線的總裝夾具通常采用圖3平移式夾具，不同的是左、右側圍定位組件是四面體定軸360°旋轉，每一面夾具通過定軸連桿機構旋轉最少可變換兩種車型，這樣總裝夾具可實現對8個車型的焊接。

提高焊裝線柔性度的途徑有自身因素的制約，也有外在因素的制約，只有把現代焊接技術有機地結合起來，才能達到預期的目的。

結束語

通過不斷地引進和吸收先進制造技術，我國的焊裝生產線設計、制造水平不斷提高，在車身焊裝工藝方面形成了汽車制造企業各自的技術特色，但白車身的焊裝工藝是一個系統工程，特別是標準化和模塊化設計方面還需要我們業界同仁付出更多的努力，以促進我國汽車焊裝技術的發展和進步。