王立美
国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心 广东省广州市 510555
摘要：本文对汽车生产中涉及的焊装夹具、生产线设备的选择以及柔性化、节拍化在现代汽车工业生产过程中使用的焊装生产线产生的影响进行基本的分析研究，列举了焊装生产中所使用一般装夹结构，并简单阐述了其所具有的部分优势。
关键词：汽车生产；柔性化；节拍化；焊装夹具；焊装生产线
1、引言
随着我国购买力的提高，人们出行意愿的增加，刺激着汽车消费市场的迅猛发展，车市竞争日趋激烈，为抢占先机占领市场，车企都在开发各种新的车型，每种车型生产量和销售量也会根据市场售出情况进行波动，一个车型一条生产线无法满足市场需求的不断变化，车市竞争的关键已经逐渐集中在产品的更新换代上，面对日新月异的车型更新，如今的焊装生产线采用专车专线的生产方式，也面对巨大的技术挑战。尤其是在汽车生产中，焊接工艺暂不可替代，焊装夹具对于焊接质量来说尤为重要，且焊接工艺及其相关设备也向着柔性化、集成化、模块化方向发展。优质及适宜的焊装生产线可达到提高设备利用率，减少生产线布线面积，减少新车型加入时对在产车型的影响，减少后期增加新车型的投资、开发周期及操作人员数量的效果。如何对焊装生产线中使用的夹具设备进行优化与选择，是实际生产过程中的一项常态化问题，同时，如何寻求更加高效的生产也是同等重要的课题。
2、汽车生产线中使用的焊装夹具
从功能方面来讲，焊装夹具分为装配定位夹具、焊接夹具以两者的组合。从焊接夹具的特点方面来讲，其具有结构特点、定位特点、夹紧特点，结构特点是为实现制造、装配、维修、检测的需要；定位特点是为满足固定、限位，以及适应特定工件或其部件结构避免错乱的需要；夹紧特点则是为匹配焊接过程及焊后变形而拥有的特性[1]。
从焊装夹具于汽车生产线中的应用方面来讲，焊装夹具分为地板类、侧围类、主焊结构类、装配及调整类及门盖类。具体来说，地板类主要指地板生产线所使用的夹具设备，比较有代表性的如“夹具台车”，它的优势在于自动化、品种多、效率高，虽然初次铺设投资较高但后期技术改进投资较少，在空间、资本均满足的情况下是较优的选择；另外，还有如柔性定位及补焊夹具和专用组焊旋转台夹具、穿梭机等非柔性化结构，其具有各自的优势与劣势，但可靠性是对底板类焊装选择的主要标准之一。侧围类主要是指侧围/侧墙生产线所使用的夹具设备，比较典型的如夹具小车循环系统、组焊转盘夹具、梭子机等等。车身主焊结构类主要是指车身相关主焊时所采用的夹具设备，比较有代表性的是合成型夹具，如side gate、四面体旋转及需要预装的Robot gripper、open gate方式等等。装配及调整类主要是指车身移送时所使用的夹具设备，如成本和保全性更好的滑撬、板式链和可靠性精度方面较有优势的穿梭机及单/双板链+顶角位置、宽板链+滑撬等方式的夹具。门盖类主要是指包括内板、封边(包边)焊及补焊下料在内的生产线所使用的夹具设备，如机械手自动移动、手动、转动台、台车、压机和滚轮包边、人工/自动补焊、自动/人工下料，根据工况要求，对上述夹具进行自由组合或最优选择[2]，另外也需要根据合理分解的车辆模块的部件种类确定所用夹具的种类。
3、柔性化与节拍化在焊装车间中的应用
3.1柔性化对焊装车间的影响
柔性化共线的焊装生产线具有生产比例灵活、技术投入对接难度小、车型更替投入时间短等优点，是目前汽车生产车间中的应用主流，然而，能够找到柔性化与经济性的最佳平衡点，才是焊装工艺规划者的终极目标[3]。而我国车辆制造车间正是从单一车型刚性生产线到切换车型夹具的半自动化两型生产线，再到多车型柔性全自动生产线转变逐步发展而来的。其是适用于当前汽车制造厂商对高柔性、高自动化需求而来的升级改造式的变革，现阶段的柔性化是倚赖于先进的通讯网络、高精度设备的发展，智能化的柔性焊装车间是车身制造乃至整个车辆生产环节中的重中之重，其灵活、高效的生产模式及保证多元化产品的特征、时效与成本双优的优势，使得焊装车间高效有秩序的运行[4]。其中，柔性夹具的开发使得柔性化焊装车间成为可能，而标准化又是使得柔性夹具成为可能的关键，对于柔性夹具单元的优化设计具有同套定位单元切换柔性定位夹具、不同定位单元切换柔性定位夹具、全柔性定位夹具之分，对于柔性夹具的创新也对有效提升汽车生产效率及提升效益质量，有着直接而重要的影响。
3.2节拍化对焊装车间的影响
节拍化是现代汽车生产领域对制造业高效率要求的一种必然要求，其由生产时间中采用准时的生产方式而定，一步压一步的寻求推动/拉动式效应，加速生产节奏，不可延迟、不可留存、不可停滞。这是一种新颖的用于焊装生产工艺规划中的优化设计，避免限制造成的各种浪费，其中，工艺与布局对节拍化的工序设计的影响非常深远。且节拍化是其依赖于计算机模拟仿真这一技术手段的，而节拍化的设计优化主要倚赖于规划、仿真、结构等三类工作及技术专家的使用。自动化焊装车间的节拍化的设计与优化主要常用的方式为调整工艺分配、优化路径、缩短等待时间、加快工装夹具动作速度、优化工装时序等等，在各个工序工艺内容时间以及其他辅助操作时间恒定的情况下，在柔性化生产的基础上，结合如矩阵式生产布局等方式的应用，节拍化可对焊装车间的效率提升、降低成本起着至关重要的作用[5]。
4、总结
多样化的车型与市场需求，对应高要求的焊装生产设备，随着新能源的普及与推广，现阶段车型的生产更倾向于创新、创造，更新迭代更加迅猛，这要求焊装生产线可兼顾更多的生产可能，对接多需求及多变化的创新定位，寻求焊装车间差异化改造的简便性和低技术性，这对实现简单化、集约化、轻量化、小型化、柔性化、低成本、短周期、高质量、可重构、模块化的汽车生产制造业的需求尤为重要。
参考文献：
[1]王能飞. 焊装夹具在汽车制造中的应用.时代农机.2019.46（12）.
[2]汪勤波，周阳. 焊装生产线夹具设备的优化选择.汽车工艺师.2020,(12).
[3] 姚玉峰. 柔性化生产线在焊装车间的应用及选择.现代制造技术与装备.2020,56（08）.
[4]王跃华,赵紫豪.浅谈汽车制造企业柔性化生产.汽车实用技术.2020，（07）.
[5] 张晓龙,李靖,都韧刚,董雷,曹弘.自动化焊装线的节拍设计与优化.汽车工艺与材料.2017，（06）.