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焊装生产线夹具设备的优化

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：田培国

[导读] 摘要：科学技术的快速发展带动我国工业建设发展迅速，为我国整体经济建设的不断进步贡献力量。

        （隆昌照明集团有限公司江苏扬州 225000）
        摘要：科学技术的快速发展带动我国工业建设发展迅速，为我国整体经济建设的不断进步贡献力量。焊装生产线分为地板线、侧围线、主焊线、装配线、调整线及门盖线，各生产线的布局以及工装、设备的规划是整个焊装生产线规划的关键。
        关键词：焊装生产线；夹具设备优化
        引言
        高科技技术的快速发展使得我国快速进入现代化发展阶段，给予了我国各行业更大的发展空间和发展机遇。焊装夹具设计及制造占整个汽车制造成本的10%-20%，而且统计表明，焊装误差有72%为定位夹紧所致。焊装夹具的设计采用车身统一基准为基础，即设计基准、冲压基准、焊装基准和检测基准等基准统一，焊装夹具是保证焊接基准统一的关键设备，焊装夹具中的定位销则是保证车身件焊接尺寸精度的关键部件。
        1地板生产线
        首先介绍一下夹具台车循环系统，其基本原理为：定位夹具与输送装置集成一体，称为“夹具台车”。生产时首先由程序根据生产指令选择相应车型夹具台车，由台车缓存区输送至首个工位等待物料，上料完成后再逐步传输至最后工位，生产完成后再从循环的回路返回到台车缓存区。此方式既可以将台车安装于“甲”字形排布、在产生强大电磁力的滑行轨道上，利用电磁引力选择性地循环高速滑行，也可以简单地通过往复杆来完成台车输送。夹具台车是依据现场的生产管理系统的指令结合设备PLC控制程序进行自动调用，钣金件的投料由人工或机器人来完成，焊接作业全部由线体内焊接机器人完成。因此，这种柔性方式让车身的装焊实现了自动化、多品种、高效率，生产线初次铺设投资较高但后期技改投资少，空间和资本满足时是较优的选择。柔性定位及补焊夹具+专用组焊旋转台夹具方式一般的工作方式为利用伺服电动机驱动的转盘和专用夹具进行部品组装并焊接成成品。这种方式主要依靠专用组焊旋转台夹具来实现车型的柔性化，每个旋转台夹具就是一个车型，根据车型的产量和生产比例，可投入不同数量的旋转台夹具。柔性定位及补焊夹具则是多车型共线的设计方式，一般来说，柔性定位夹具的设计方式为板材自重配合定位销及导向定位的方式，补焊夹具的设计方式可考虑轴伺服夹具单元的方式或者多车型切换夹具单元的方式，这种在单一固定夹具或移动台车上实现柔性切换的方式是焊装车间实现柔性化的核心内容之一。
        2软工装焊接线布局
        焊接线随着汽车的发展，由前期车身全为纯手工打造，到逐渐出现工装夹持车身进行装配焊接，均为固定式、单工位，没有量产的概念，而且线上自动化的设备也几乎没有，基本上纯靠工人的技巧来保证焊接车身的质量。目前的软工装焊接线主要有作坊式和流水线式。作坊式的试制生产线源自于早期的、不规范的汽车试制，且多以小型企业为主。与此对应的是流水线式的试制线，主要源自汽车量产线的经验布置，更加规范、更加正规，但存在柔性化程度一般的缺陷。目前大多公司作坊式的试制生产线已经淘汰，均采用流水线式的试制线，流水线式试制线由许多工位组成，每个工位进行相同的工作内容，以完成批量生产。

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近年来，科学技术的飞速发展，使得机器人技术、自动化水平有了快速的提升，焊接线柔性化的概念开始兴起，并且在汽车制造业竞争日益剧烈、车型更新换代较快的推动下，许多汽车公司都在探索着焊接线柔性化的方向，即利用同一条汽车生产线，可以对多级别、多种车型进行焊接试制，很大程度上减少了汽车公司更换车型时更改建设生产线的成本费用，实现“短周期”的试制制造，提高竞争力。因此在软工装焊接的过程中，很多公司都借鉴了柔性化的概念。软工装试制要求的节拍不高，远低于量产制造，柔性化焊接线的布局显得紧凑，且成本较低。
        3输送线的节拍设计
        输送线的节拍设计首先要满足各种生产条件下生产线对输送频率的要求。计算返回线辊床传输速度时，可先确定各种生产条件下随行夹具在单个生产节拍内需要通过的最大工位数，折算成距离，除以节拍时间得出辊床传输速度。生产辅助操作的执行方式也是传输线节拍设计需要考虑的内容。以车型切换方式为例，如若要求切换车型时生产线不停顿，则需要对随行夹具的出入库控制方式以及车型切换过程相关的固定辊床、移行机等的节拍加以详细考虑。此外，在旋转辊床、移行机等工位，由于辊床完成旋转、移行动作的时间较长，为满足单工位节拍，与之衔接的辊床通常需要提速。
        4辊床-滑橇传输形式的应用
        辊床-滑橇传输系统用作循环式传输，经过空中返回线回到生产线首工位。返回线除了完成滑橇的循环也有助于实现零件的缓存，与往复式传输线相比，因为要建设专门的滑橇返回线，所需空间较大，建造成本也较高。有的焊装线受空间、成本限制，无法建造滑橇返回线，辊床-滑橇也可用作往复式传输。用于往复式传输时，当传输完成零件落入工位夹具上之后，滑橇不是在零件下方等待，而是继续从零件的下方返回前一工位，准备进入下一个输送循环，这样就无需再建设专门的滑橇返回线。由于各个辊床独立升降，因此采用辊床-滑橇传输时，线体各工位长度可根据工艺设备布局需要自由选择。
        5勾销设计选型
        在焊装设计时，会遇到无法同时满足定位夹紧的场合，如后地板的纵梁定位夹紧，纵梁开口的一面正好被后地板的面板盖住，无法对其夹紧，而产品尺寸控制要求这里必须夹紧，这种场合适合采用钩销形式，可以同时满足定位夹紧。钩销的一般由定位销、夹紧钩和托块三部分组成。钩销中的定位销中部开槽满足夹紧钩的活动空间需求，因此，为保证定位销和夹紧钩强度，定位销的直径不能太小，一般要求直径不小于19.8mm。
        结语
        夹具设备的选择是焊装工艺规划中比较重要的一环，但它并不是独立存在的，它需要和机械装置、焊接设备、厂房条件、物流规划等协同配合。而焊装工艺规划本身又需要综合产品要求、生产纲领、设施情况、项目预算、安全及环保等要素，同时也要与各相关部门进行充分沟通，才能最终选择一个最合适、性价比最高的柔性焊装线规划方案。
        参考文献
        [1]刘恒.客车制造柔性工装夹具的应用研究[D].西安:长安大学,2018.
        [2]李琳,崔金环.基于AutoCAD的组合夹具图形库的建立和管理[J].机电工程技术,2018,40(8):31-32.
        [3]潘建亮.我国汽车产品试制产业分析[J].汽车与配件,2018(51):30-33.