目前,國內高柔性化焊裝線可在歐美系、日系和韓系合資 汽車公司見到,出于對設備、場地及人員成本等因素的考慮,國內自主 汽車公司的汽車焊裝生產線也逐漸步入到多車型、柔性化的行列中。
要一套標準化的柔性生產線需要眾多的要素支撐,其中車身結構和工藝是基礎,夾具的柔性技術是關鍵。車身的結構和生產工藝決定了生產流程,具有相似車身結構和定位要求的車型,其生產線較容易實現柔性共線,反之車身結構差距較大或生產工藝區別太大的產品,其共線生產的難度較大,即使勉強共線經濟性也不好;焊接生產線中剛性強的設備是定位夾具,也是制約柔性化生產的關鍵,定位設備結構的標準化和模塊化,可以推進標準化柔性生產線技術的發展。
一、產品的平臺化
同一技術平臺的系列產品,在產品性能及外觀要求的前提下,零部件要盡可能地通用化、標準化,以減少零部件在和生產工裝方面的投入。通過平臺戰略,實現不同的車型共用一個車身下部,通過改變車身前部、后部和側圍的形狀,不斷推出新車身,從而降低新車型的投入。比如同一平臺的載貨車駕駛室,分為窄體、寬體、加長、高頂等多種車型,大眾系列的寶來轎車和高爾夫轎車也屬于同一平臺,雖然在外形尺寸上差異較大,但兩者車身焊接總成件的通用程度較高。
車身平臺化的有四個原則:車身主結構模塊化;縱梁系統一致性;定位系統一致性;尺寸工程一致性。對車身平臺化的主要要求在于地板結構及定位系統的平臺化,即不同車型的地板結構和定位系統盡量保持一致,有利于簡化地板定位夾具及輸送系統。目前汽車企業平臺化做得比較好的有日產、福特和通用等。
二、主拼線的工藝規劃
規劃新的焊裝車間 要考慮將來可能生產的平臺及車型,如果前期規劃時明確了產品平臺及車型,就為焊裝車間柔性線和混流生產提供了前提,在夾具、焊接設備、輸送設備及共用動力系統等方面預留柔性線的接口。一次規劃、分期實施,少投入、早產出,減少企業投資風險,從宏觀上講也是一種柔性技術,將生產綱領分成幾個階段來實現,根據每個階段的生產能力來布置焊裝生產線,配置設備和預留面積,使整個焊裝線體物流合理、成本降低。如果車型導入不是一次性規劃,到后續車型導入時,要從工裝和焊接設備方面考慮,將現有工裝和焊接設備的數據及對后續車身結構的工藝要求反饋給車身設計人員。通過改變產品結構,使不同車身的主定位點(MCP)共用化,以簡化工裝夾具的結構,便于實現車身的柔性化生產。
在滿足生產需求、產品質量的前提下,工藝設備要充分考慮技術的性、性和通用性。針對一種車型的設備和工具市場將越來越小,如多點焊機、弧焊機、自動焊專機等;而通用性很好的設備將會有廣闊的市場,如機器人、懸掛點焊機、CO2半自動焊機、MIG焊機等。在滿足生產的前提下,應該盡可能選擇通用性強的機械化傳輸方式,比如電動葫蘆、滑撬輸送機、鏈式輸送機等。
在允許的情況下盡量選用機器人,可以焊接質量、降低工人的勞動強度,另外機器人適應車型變化的能力也比較強,對于一般點焊機器人只需修改運行程序和新焊鉗就能適應新的不同系列的車型,且隨著中國勞動力成本的提高,柔性很好的機器人將會有廣闊的市場。對于中型焊接總成的補焊工作,采用機器人抓持工件、固定式自動點焊鉗的方式要比機器人抓持焊鉗焊接固定在夾具上工件的方式具有柔性和經濟性。通過新機器人抓持的工件和自動焊鉗工作程序就可以實現混流,而不用新夾具和焊鉗。
三、夾具的混流柔性技術
焊接生產線中剛性強的設備是夾具,是制約混線的關鍵。夾具設計制造的標準化和模塊化,帶動了混流柔性技術的發展。對于地板、前圍、后圍、側圍和小件焊接總成的生產線混流,關鍵在于多品種車型的焊接總成共用程度,也就是說有多少共用件,不同之處是能否通過移動一些夾具部件來實現夾具的共用。在相同系列的車型中可以設計制作成可調式的柔性夾具,當生產長、短駕駛室兩種不同的車型時,靠氣缸移動滑臺改變各種產品的位置來實現不同產品的焊接,此種定位方式需要在氣缸的不同位置設計定位銷來輔助定位。
主焊線、調整線與側圍線、前圍線等相比,適應多種車型的能力較強,因而在其設計和制造時應充分考慮多品種生產的可能性。主焊線能否混線主要取決于合裝夾具,各大夾具制造商經過不斷努力,均已經形成各自典型的合裝夾具。每種形式各有優缺點,選擇時需根據項目投資預算、工藝及質量要求等綜合考慮。