（库卡柔性系统(上海)有限公司 201616）
摘要：文章通过对汽车焊接生产线的简单概述，进而阐述了汽车生产线的作用与分类，并以此为基础，从柔性化的角度出发，对焊接生产线进行了设计。通过文章的研究得知，明确柔性焊装夹具、自动焊接装置以及机器人系统等柔性焊接生产线组成单元的作用，可增加汽车焊接生产线的运行效率，并为企业创造更大的利润。
关键词：汽车焊接；生产线；组成单元
前言：
社会的进步推动了我国经济的增长，不仅为我国汽车产业的发展带来了更多机遇，同时还加剧了行业内部的竞争，企业想要在这种情况下更好的发展，必须要以客户需求为基础，科学的对市场展开分析。同时，在汽车生产的过程中进行实施，其将成为立足竞争市场的关键。目前，在竞争的环境下，汽车生产技术的创新成为关注焦点，欲满足客户个性化的需要。所以，汽车企业想要更好的发展，必须要在生产过程中，应用柔性生产的手段，并明确柔性焊装夹具、自动焊接装置以及机器人系统等组成单元的作用，从而助力汽车生产产业技术升级。本文通过对汽车焊接生产线技术的分析，望为实现汽车焊接的“柔性化生产”提供参考。
1 焊接生产线的作用与分类
1.1焊接生产线的分类
汽车焊接生产线的主要工作内容是将分解的汽车车身进行有效的加工制造，针对于汽车车身的零件的分布进行划分，设计出相应的制造工艺，如图1所示汽车焊接生产线的设计方案。另外在工作的过程中，注重各个总成构件的形成，其一般是由零件、组件以及焊接件构成，参与总成构件的每一部分都具有相当重要的作用，焊接件将作为连接的成分提高其自身的重视，如表1、表2所示当前应用较为广泛的焊接技术的应用与分类。另外在汽车焊接的过程中，对于白车身的焊装线，在加工的过程中需注意应在较短的时间内进行涂装，从而保障汽车美观性。
1.2焊接生产线的作用
传统汽车企业当中，均安装了相应的焊接线，又对焊接线的运转，完成焊接工作，但对于这些焊接线来说，只能生产某一种车辆，若汽车企业欲开发新的汽车品牌，则需要对原有的生产线进行一定的改造或者对原有的生产线进行废弃重新开发，此过程将会对原有的厂房进行重新的建设，原有办公设备进行更新，在一定程度上将会造成企业的资源浪费，从而降低了企业的经济效益。但是，有一种焊接生产线的存在，将在一定程度上摆脱此问题，柔性化的生产线，其生产线的优势是在规划设计时，将同一车间进行弹性的设计，可以同时满足多种车型的生产制造，以此可以进行企业资源的高效利用，提升了企业的焊接效率，节约了企业的生产投入，并为自身创造高更多的经济效益，缩减了制造周期，但与传统焊接线相比，前期投资规模较大。
2 柔性焊接生产线概述
柔性焊接生产线的做突出特征是采用工业机器人的参与，并拥有伺服焊钳以及可在迅速更换的设备，另外具有运输方式各异的传送系统、可自行编程的控制的导向小车，拥有U型或者十字切换轨道的切换台、自动化装置等电气设备。此设计的方案的实施，将在一定程度上使用多种车型生产，并能够在短期时间内进行改装，保障生产项目的有效实施[1]。柔性焊接生产线其属于柔性制造的体系中，汽车柔性制造技术是属于FMS柔性的一种，FMS柔性的定义是系统可根据汽车生产产品种类的不同进行定性的设计而发生一定的变化，将有效的提高资源的使用效率，符合目前市场的需要，企业以此形成一定的社会效益。
3 柔性化焊接生产线设计
3.1柔性焊装夹具
在柔性化焊接生产线介入生产的过程中，为了适应生产车型的多样性，柔性夹具（如图2所示）在使用的过程中一般采用两种形式：
一、是固定式，针对车身件的断面图纸，在夹具设计的过程中选取几个车型相同的断面位置或者相似的断面位置进行固定，在制造的过程中，同一位置交替进行更换，增加元件的更替效率，减少其使用的寿命；
二、是切换式（如图3所示），若车型外形存在一定差异，且很难将夹具固定时，可再利用切换的形式来适用车型的变化，切换的形式有多种多样，这里介绍两种常用的切换形式：
1)如车型的长度方向存在长短差异，那么用直线导轨来实现切换是个不错的选择（如图3所示），这个机构中有四个直线导轨，导轨1，2在最下方，并通过气缸1的动作对上方的单元进行车身X方向移动，从而使定位销单元移动到需要定位的位置，并在机构两头设计有挡块和到位感应器，可以对定位销单元进行准确定位。一组直线导轨可以对两个不同定位孔进行定位。导轨3，4在此基础上再次对定位销单元进行移动来实现两个不同定位孔的定位。这种组合使用直线导轨的方法可以实现四个位置的切换。提高了工作效率。也提高了车身焊接精度。
2)如车型断面差异较大，不能共用时，可以采用回转台实现车型切换（如图4所示）。车型1，2，3夹具分别在回转台上的三个位置，夹具可以根据车型来单独设计，回转机构由定位精确的伺服电机通过电气PLC控制来实现转动，从而使夹具实现切换。回转台旋精度高，性能稳定，承载大，寿命长。对于夹具来说设计结构简单化，设计时间缩短，从而提高工作效率及降低成本。
3.2自动焊接装置
传统的焊接形式，采用人工的方式进行焊接，其劳动强度较大，不仅浪费类劳动力，而且在一定程度上难以保证生产效率、焊接质量以及安全性。目前随着科技的进步，焊接生产线的自动化水平也逐渐的提升，原有的人工焊接工作将逐渐的被替代。自动焊接的装置是由自动焊接工艺以及相关附属零件组成，在焊接自动化时，焊接的工艺是其中较为关键的一部分，若工艺存在缺陷，则会导致焊接结果无法满足相关规定的要求。在自动焊接装置工作的过程中，其自身的具有如下三方面技术要点：一是运动部分的设计可以实现焊钳的精准到位，在自动焊接装置（图5所示自动焊接装置）介入生产线的过程时，工件还未进入夹具，焊钳会处于原来位置，当工件被夹具夹紧后，系统将会产生信号，使得气缸2活塞杆开始做回收动作，焊钳进入工作的位置。结束一个焊接点后，该装置会传递出相应信号，从而带动气缸10运行，并将焊钳推至8位置上，以展开第二次焊接。焊接完成后气缸10还原，气缸2中活塞杆伸出，焊钳还原。二是从整体角度来说，应具备经凑性，轮廓大小应基本相同。由于该装置存在相应的特性，并与夹具之间具有相应联系，使得夹具加紧时，结构空余不是很大。三是对焊钳设计时，想要确保其存在良好的补偿功能，应符合焊接自动化的标准，只有这样，才会使整个焊接工作当中，技术含量更高一些。
1-底座；2-气缸；3-变压器支架；4-运动部件；5-变压器；6-二次电缆；7-滚动直线导轨；8-运动部件；9-专用焊钳；10-气缸
图5 自动焊接装置
3.3机器人系统
在汽车生产的过程中，柔性焊接生产将会结合工业的机器人进行参与点焊、二氧化碳焊接、涂胶以及上下料等方几方面的工作，将会有效的解决人工参与的安全性的问题、在机器人参与焊接，将会保障生产质量的统一性，通过科学的程序编写，以达到汽车制造自动化的目的，从而增强生产效率。经过精密的数据编程，将实现汽车生产的自动化程度以及生产效率。在应用机器人的过程中，选用的方式方法如表4所示，针对于应用的环境进行有效的选择，机器人的展示如图6,、图7。针对于机器人的选用具有如下几个原则：一是以自动化生产为基础，采用先进的机器人；二是以实现较高的焊接质量与焊接工艺为基础，选用不同的机器人末端承载力；三是充分调研工作环境，选择满足条件的机器人；四是从经济性与效益性的角度分析，选择合量的机器人参与；五是确保机器人灵活的基础欣赏，控制投入成本。机器人自身的反应时间较为迅速，控制以及被控制的精度较高，并具有较高的可靠性，在执行工作的过程中可针对生产工艺进行更改，操作简单，抗干扰能力强。机器人系统是自动化焊接生产线最为关键的因素，同样也是实现汽车生产线柔性化的重要手段之一。
结论：
综上所述，作为汽车生产中的重要组成部分，焊接生产线对汽车生产具有重要作用，确保生产线的良好性，不仅能够增加汽车生产的效率，而且还会提升生产质量，为我国汽车工业的发展奠定良好基础。而想要使焊接生产线在实际当中发挥出最大的作用，应从柔性焊装夹具，自动焊接装置，机器人系统三个方面出发，设计出相应的柔性化焊接生产线。
参考文献
[1]车英芳.现代机器人在汽车焊接生产线柔性化中的应用员的管理[J].时代汽车,2018，13(04):38-39.
[2]张喆.机器人在汽车焊接生产线柔性化中的应用分析[J].科技风,2017,25(09):21.
论文作者:孙香
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年5月上
论文发表时间:2018/10/8
标签：生产线论文; 夹具论文; 柔性论文; 汽车论文; 机器人论文; 焊钳论文; 过程中论文; 《新材料.新装饰》2018年5月上论文;