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摘要：在底盘车架焊接总成精度品质不仅与后期调试工作密切相关，更重要的是总结以往的焊接线缺陷，通过前期产品设计、工艺规划、夹具焊接反变形预防、采用新工艺等，本题通过采用新工艺、新机构、以往经验在最短的时间将车架总成精度提升至95%，提高产品市场投入，缩短过程开发时间。
关键词：非承载式；全自动化焊接；生产线工艺；规划
1 技术原理
承载式车体是整个车身为一个结构。有两大部件，车身覆盖件和车身结构件。
车身覆盖件就是覆盖在车身表面上的部件，主要起到装饰和遮挡作用，例如车顶、翼子板、发动机盖等。这些表面的钢板对车身强度影响较小。
车身结构件隐藏在覆盖件下，主要起到支撑和抗冲击作用，分布在车身各处的钢梁是结构件的一种。钢板厚度和材质规格都比车身覆盖件高，有些钢板围成一个闭合断面结构，这些钢梁将不同强度钢材焊接在一起是为了形成有效吸能区，可在碰撞时吸收撞击能量。还有一些钢梁不一定是断面结构，设计成不同形状来承受特定方向的力。
一体式车架本来就比梯形车架在重量方面大大下降，并由于越来越厉害的能源危机和越来越严格的排放量，汽车的重量一直是设计师最关心的问题之一，所以一体式车架也越做越轻，而在车架重量越来越低的同时，其刚性却在不断提高。这一方面得益于车架结构的设计越来越合理，另一方面也是因为高强度钢材的应用。同为钢材，强度却有高低之分，同样是钢材，但含碳的成分，合金的成分或者制造、热处理的方式不一样，其承载负荷强度就会有很大的差异。比如中强度低合金钢（Medium-strength low-alloy steel MSLA）在熔化过程中加入了磷和锰合金成分，常被用作车体的外壳；而高强度低合金钢（High-strength low-alloy steel HSLA）则掺入了稀有金属钛和铌，强度可以达到中强度低合金钢的两倍，另外，加工的方式不同也会导致钢材在成型过程中出现强度的变化，比如以高水压压制的钢材在强度上就要优于高重量压模机压制的钢材。
2 概述
为着重解决上述问题，规划并设计出具有先进的工艺流程、高自动化与轻便化物流的高端车架全自动化焊接生产线，例如：新 工 艺 ： ①车 架 行 业 内 ， 焊 接 生 产 线 首 次 全 部 采 用 机 器 人（ KUKA） 焊接，提高员工作业环境，降低公司离职率；②全 自动输送系统，自动装取、精确定位，提高物流输送精确化，降低员工作业强度。新方法：①工作站首次采用“ H”型布局，提高了焊接效率，降低了等待浪费；②空中立体交叉式物流输送方式，创新出活动折叠式轨道，实现了物流自动输送。新机构：①采用伺服电机驱动，设计全自动输送的纵梁总成冷却滑台，减少、降低了焊接变形及应力；②车架总成上件和焊接工位采用伺服电机驱动、机器人控制进行快速转换，提高生产效率，消除人员上件对节拍的影响。新技术：①首次采用防变形技术，保证横梁总成开口尺寸质量及整体扭曲度；②首次采用液压系统，对纵梁总成进行反变形控制，提高车架总成整体周正度； ③全部采用芬兰肯倍脉冲焊接电源，稳定机器人焊接质量，提高产品品质。
3 全自动物流输送系统
3.1 自动化
纵梁总成与车架总成生产线整体呈“H”型布局，通过空中 PICKUP 输送机和地面移载机构成全自动物流输送系统，实现工序间工件自动传送目的，提高能动性。纵梁总成焊接区，OP10 工位至 OP20 工位和 OP20 工位至 OP40 工位的空中 PICKUP 输送机运动轨迹存在立体式交叉问题，依据传统观念无法实现自动物流对接。为解决此问题，首次采用活动折叠式轨道得以解决。（图 1）
3.2 精准化
自动装取、精确到位、检知防错是实现全自动化物流输送系统的必要因素。每套装夹夹具采用自动顶升导向柱装置，将工件输送至空中 PICKUP 输送机抓取位置和精确放入装夹夹具中，消除因夹具机构繁多导致的无空间抓取和抓取机构的多样化，以及工件无法放入装夹夹具中所产生的工件变形情况。为了减少和防止车架总成装焊时焊接变形，并控制车架整体外宽尺寸，实现车架总成在夹具中自由顶升、下降，采用内侧摇臂式活动撑紧机构、外侧固定和活动式压紧机构，并利用拉杆加强左右纵梁定位块的强度。系统首次采用齿轮和齿条传动的方式，提高空中 PICKUP 输送机的位置精度和平稳性，齿轮齿条的传动系统能够完全避免普通链条式的驱动轮打滑现象，为保证送件的到位精度，还设置 PICKUP 输送机到位检测锁紧机构。
3.3 安全化
每个人员上件工位，在装夹夹具和弧焊机器人之间首次设置全自动挡弧光装置，提高了机器人运行安全性，保障了员工的生命安全。
4 夹具自动移载机纵梁总成
冷却平台将 10 套纵梁总成分别从线体两侧输送至车架总成线体，车架总成线体共计 5 个人工上件工位，均采用双工位设计，将人员上件时间不计入生产节拍内。工件上件位和焊接位采用伺服电机、伺服减速机控制，伺服电机采用机器人外部轴的形式由机器人控制。3 反变形液压技术纵梁内外板焊接分总成夹具采用液压系统控制 Z 向焊接变形，纵梁总成补焊 1 序夹具采用液压系统控制 Y 向焊接变形，使长度约5000mm 的纵梁总成将前端 Y 向控制在 5mm 内，后端 Y 向控制在10mm 内。（图 2）.
4.1 高效化工位布局
横梁总成焊接工作站采用双机三工位或双机四工位呈“H 型”布局，通过各工位单独轮流上件、焊接的方式，使弧焊机器人在生产中除焊道跳转时间外其余时间均进行焊接作业。相对于双机双工位水平回转式布置，提高了焊接设备的有效利用率。
5 结论：在非承载式底盘车架全自动化焊接生产线，首次采用双机多工位的“ H 型”布局，最大程度地提高了焊接设备的利用率，应用伺服滑台推进机构实现上件和焊接位置转换，提升生产效率；行业内首次采用液压系统针对整体纵梁总成焊接变形进行校形。 成为国内外行业内第一条全自动化机器人焊接、全自动化大型搬运输送系统的全自动焊接生产线，开创了行业内的先河，生产线各系统的首次成功应用，也必将为汽车底盘后续生产线工程开发有着积极的借鉴意义。
参考文献：
[1]李文勇, 李冠华, 李萌浩. 非承载式底盘车架全自动化焊接生产线工艺及规划[J]. 中小企业管理与科技, 2015(25):194-194.
[2]姜子恩. 非承载式车身与车架合装方案设计[J]. 汽车工艺与材料, 2008(11):28-29.
论文作者:盛国鹏, 修研
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第11期
论文发表时间:2017/12/13
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