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[焊接(连接)] Track技术在焊装自动线上的混合应用

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发表于 2020-3-4 09:00:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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Track技术在焊装自动线上的混合应用

逯志浩 颜杰军 范懿
(东风汽车集团股份有限公司技术中心,武汉 430058)
【中国汽车材料网】摘要:Track作为一种成熟的移动技术在焊装线较常用,从东风汽车公司常州工厂发动机舱地板成型区域为例,阐述Track技术在工业规划中结合其它设备混合高效应用,较好地节省了工艺面积并提高了设备的利用率,实现了多车型混流生产。
关键词:焊装线 Track技术 混合应用

1 前言

随着汽车产品更新换代频繁,各大汽车主机厂多车型混流生产现象普遍存在,其中以焊装生产线混流生产最复杂。Track技术即轨道移动技术,作为一种成熟切换方式,具有设备稳定性高、控制精度好、便于维护等特点,常用于不同车型设备切换。自主品牌起步较晚,平台系列化尚不够完善,一条生产线上可能同时存在不同平台的底盘车身共线生产,因此对焊装生产线体的柔性化要求更高[1]。

生产线体的柔性化程度越高,设备越复杂,投资预算就越大,所需要占用的车间面积也就越大。因此,在焊装生产线规划设计时常会遇到车间可使用面积不足或费用超预算等现实问题,因此如何通过合理的工艺规划设计在有限的车间平面和资金预算下提高线体的工作效率成为重要的问题。本文以东风汽车公司常州工厂发动机舱地板成型区域为例,探讨Track技术在焊装自动化线上的混合高效应用。


2 产品构成

如图1所示,车身地板总成由地板分总成、左边纵梁、右边纵梁、后围总成组成,在地板线上成型不在本文论述范围。

其中,地板分总成由发动机舱、前地板和后地板组成,而发动机舱由纵梁等多级组合而成,本文将在该区域结合工艺方案重点阐述Track技术的应用。


3 产品工艺方案3.1 量纲与车型

量纲与车型如下:

a.三平台车型混流(结构分级类似);

b.总规划30JPH,一期实施18JPH;

c.自动化率100%;

d.设备开动率92%。

3.2 规划思路

在满足上述目标前提下,寻求适合的最佳工艺方案:

a.因整个车间面积不到20 000m2,总体布局要求地板发动机舱成型区域尽量减少面积;

图1 地板总成产品构成图


b.因车间为非承载厂房,需减少空中输送布置、提高机器人利用率、减少投资预算;

c.考虑后续车型调试时对现生产影响降到最低;d.减少地坑等,方便未来车间重新规划或搬迁;e.考虑设备维修方便。

3.3 工艺方案

根据要求,选择合理布局,采用“Y向五传三切换夹具+外部轴Track机器人装卸件+X向7轴输送+外部轴Track机器人两侧补焊”这一设备组合模式。

如图2所示,发动机舱地板成型区域宽14m,长41m,占地574m2,从左至右依次为发动机舱成型区域、地板成型区域。机器人共14台,焊接379个焊点,实现全自动化焊接。

图2 发动机舱地板成型区域平面图

3.4 工艺流程

3.4.1 发动机舱成型区域

发动机舱线共有预装工位1个,落地焊补焊工位2个,成型工位2个,发动机舱导出工位1个,前围板积放站2条,外部轴Track机器人3台,6轴机器人4台,机器人焊钳5把,机器人焊钳存放架7处,落地焊焊钳2把,机器人快换抓手3套,抓手存放架9处,Track式五传三成型夹具切换系统2套及其他附属机构,共焊接焊点167个。

具体工艺流程为,

01工位:发动机舱预装工位,位于图1区域最左端,人工吊装左、右前纵梁总成及前围中横梁总成至K01-1预装夹具上。

02工位:外部轴Track机器人R02-1通过抓手样架从01工位抓取零件组,至落地焊T02-1补焊,完成后将零件组放至成型夹具K03-1上,夹具夹紧。

03工位:左右两侧的机器人R03-1、R03-2携焊钳进行前围中横梁成型焊接;外部轴Track机器人R03-3通过定位抓手抓取前围板总成二次上件,抓手作为前围定位夹具留在K03-1上,机器人撤离;机器人R03-1、R03-2携焊钳焊接,同时外部轴Track机器人R03-3抓取焊钳T03-3焊接;焊接完成后机器人R03-3放焊钳,通过快换装置连接定位抓手,夹具压紧打开,样架压头保持夹紧,机器人携发动机舱总成一序总成,放至发动机舱成型夹具K04-1上,回HOME位。

04工位:机器人R04-1、R04-2各自取定位抓手抓取左右翼子板里板总成,并于夹具K04-1上夹紧定位零件;机器人抓手脱离,取焊钳焊接;焊接完成后放焊钳取抓手,回HOME位等待。

05工位:外部轴Track机器人R05-1抓取K04-1的发动机舱总成,至落地焊焊钳T05-1补焊,完成发动机舱总成的焊接,将发动机舱总成放至地板成型工位或发动机舱导出工位。一个工作循环完成。3.4.2 地板成型区域

地板成型区域共有4个工位,前后地板补焊工位各1个,地板成型工位1个,地板夹具切换存储工位1个;共有机器人7台,4台焊接机器人,2台上件+补焊机器人(其中前地板上件补焊机器人为外部轴Track机器人),1台下件机器人;机器人焊钳4把,落地焊钳2把;机器人快换抓手2套,抓手存放架6处,精定位料架2处;Track式五传三地板总成成型夹具切换系统1套及其他附属机构;地板成型区域共焊接焊点212个。

具体工艺流程为,

发动机舱线总成下线外部轴Track机器人R05-1将发动机舱总成放至地板成型夹具K06-1上,回HOME位。

07工位:外部轴Track机器人R07-1通过抓手样架抓取前地板总成,以落地焊方式补焊,完成后将前地板总成放至地板成型夹具K06-1上,回HOME位。

08工位:机器人R08-1通过抓手样架抓取后地板总成,以落地焊方式补焊,完成后将后地板总成放至地板成型夹具K06-1上,回HOME位。

06工位:地板成型夹具K06-1夹具夹紧,4台焊接机器人焊接,完成后夹具打开,机器人R06-5抓取地板总成放至空中积放站,输送至地板后续焊线,一个工作循环完成。

09工位:当地板成型工位需要进行车型平台切换时,原有地板成型夹具由06工位沿X向以track形式经08工位平台下通道输送至09工位的夹具切换平台,Y向通过五传三形式将下一车型夹具切换至准备工位,然后沿X方向导入06工位。

4 Track技术混合应用方案优点及应用

针对发动机舱地板成型区域,为实现高效柔性焊装自动化线体,东风汽车公司常州工厂通过Track技术在地板分装自动线上的混合应用,解决了车间面积不足、费用预算高的问题,提高了线体的设备有效工作效率,降低了线体维护难度。

4.1 Track混合应用方案优点

a.机器人利用率高。通过外部轴Track机器人实现工位间的两件装卸,同时可快速完成大量补焊任务,并实现焊接后工位间的零件传递及导出检查等任务,机器人得到充分的利用。

b.节省面积。外部轴Track机器在X向移动布置的同时,Y向布置Track夹具实现夹具切换,将机器人修模及电柜等布置在Track机器人X向两侧,充分利用车间的每一块面积。

c.维修方便。该方案全部布置在地面以上,不需要挖地坑,且无钢平台等,主要设备在1m以下,维修方便。

d.方便后期车型导入调试。采用track方式整体切换夹具,不同平台夹具各自独立,因此在后续车型导入及调试时对现生产影响很小,在线外将夹具整体调试好安装在Track的托盘上,切换滑入即可生产。

e.易实现多平台产品设计。采用track式夹具整体切换,容易实现不同平台产品成型夹具设计,产品定位型面差别较大时也可实现。

f.易实现反面螺柱涂胶等工艺。对于前、后地板等产品常需要焊接螺柱,通过采用机器人抓取上件方式结合外部轴Track机器人,使得增设螺柱焊接及涂胶等工艺更易于实现。

由上述可知,本Track混合应用方案在设备利用率、工艺面积利用率、设备维护方便性、后期新车型导入调试周期、夹具定位型面设计及产品通用性等方面有较大优势。

4.2 Track混合应用技术适用场合

a.因为采用机器人传送与补焊,受机器人的载荷限制,产品总成质量不宜过大,适合如2m以内的零件;

b.为提高机器人利用率,机器人用抓手样架抓取零件在固定焊钳上焊接,一般要求零件刚性较强,且需要合理分配焊点,将影响产品几何尺寸的焊点先在成型夹具上焊接。


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