1、第十一章第十一章 车身装配焊接生产线车身装配焊接生产线n焊接生产线（production line of welding）：指必须经过焊接工艺才能完成完整产品的综合生产线。n 包括：专用焊接设备（专机、机器人）、辅助工位设备（工艺装备、辅助器具等）以及各种传输装置等 n 11-1 焊接生产线基础焊接生产线基础n现代焊接生产线：是各种加工、装配、焊接、无损检验等作业中心与焊件的上料、n卸料、传输等诸机械装置及生产线的电控及通信系统等的综合组合体基本组成设备：备料设备、装配焊接设备、焊后处理设备、试验检测设备及相关系统设备 n2、焊接生产的类别和特点n n（1）单件小批量生产。不适合采用焊接生产线
2、生产。n（2）中批量生产。n特点：一段时期内生产一定数量的同一产品，周期性地转换生产若干种产品，每种产品具有一定批量。n 可以在焊接生产线上生产，引进机器人，以适合多品种的柔性生产。n n（3）大批量生产。n 在相当长的一段时间内只生产同一种产品，生产量很大。n 特点：广泛采用各种专用设备及复杂的机械化高效工艺装备和辅助器具：n 零部件同时平行生产，流水性强，且各方工序应同步：n 加工设备按工艺过程排列，通常无需中间仓库；n 装配工作简单，零部件具有良好的互换性；n 工人专业化程度很高，操作是高度机械化和自动化。n 最适合采用焊接生产线。n3.焊接生产线基本要求n 基本要求：n(1)最短的零件
3、流程和高效率的生产线之间连接；n(2)上下工序之间的运送距离缩为最短的简单而又笔直的流程图；n(3)通过采用机器人和计算机控制系统；n(4)车身上80%的焊点采用自动化焊接；n(5)具有高度的可靠性和优良的维修性。n11-2 贯通式装焊生产线贯通式装焊生产线n贯通：贯通：装焊夹具与工件的传输装置呈分离状装焊夹具与工件的传输装置呈分离状态，装焊夹具处于静态。态，装焊夹具处于静态。n特点：工件在静态下装夹和施焊，定位精度易于保证。n专用焊机的配置和悬挂式点焊机手工操作等工艺方法 n当车身横向输送时，这种装焊线更有利于分总成的机械化上下料，同时驱动也比较简单。n适用：多品种生产及机器人的配套使用。n
4、举例：长春一汽原CA-10B驾驶室总成装配线是一条比较典型贯通式装焊线由固定装配台、悬挂式点焊机及间隙式双轮链式传动机构组成。n如图11-1所示。n全线共有六个工位，有四个装焊台，一个电弧焊转台及一个翻转电弧焊台。n线上配有16台悬挂式点焊机和两台直流弧焊机。生产节奏为4min/辆，全线共1820人。n（1）第一工位。将地板总成、前围骨架总成及后围骨架总成装配在一起，以地板及门洞夹具定位，点焊10处。点成后再装配四个门铰链。n（2）第二工位。是电弧焊工位，设有顶起及回转夹具。焊接驾驶室骨架总成的加强处。n（3）第三工位。焊接地板和发动机挡板连接处。n n（4）第四工位。是覆盖件装配焊接工位，将
5、前围、顶盖总成、下后围及风窗支柱等装配到驾驶室骨架总成上，并焊接门洞及前风窗口的焊点。n（5）第五工位。装配焊接左右门槛总成，并焊接后风窗口，前围盖板和发动机挡板连接处，下后围和地板连接处。n（6）第六工位。将驾驶室翻转90，焊接门槛和前、后围连接处，并以电弧焊加固地板连接板、发动机挡板和地板处。n图11-2所示是一种适用于汽车车身地板、车门、行李箱盖、发动机罩等形状不太复杂、结构较完整、组成零件较小的分总成贯通式焊接线。n特点：地面积较少，整线的传送装置比较简单。n图11-3所示为东风汽车公司EQ1141驾驶室装焊线。n n抬起步伐式往复输送方式，输送平稳，定位精度高，占地面积小，分总成上线
6、方便，可适用于悬点、多点、机器人以及气体保护焊的焊接，是国内外汽车厂家普遍采用的新型装焊线。n该线传送装置的升降采用凸轮铰链式，用双向气缸推动升降臂，可将传送装置抬起810mm，前后输送采用往复式输送方式，用变频电机作为动力带动齿轮，使与其啮合的齿条前后运动，来完成驾驶室的输送工作。n图11-4所示是法国雷诺汽车公司R16轿车侧围装焊线 n左右围总成各一条，这两条线的布置及结构完全一样，装焊线全长20m、五个工位，操作工人7个、生产节奏1min。全线布置有四立柱式多点焊机1台，悬挂式点焊机9台，焊点250点。工件用往复杆传送。n图11-7为日本日产轿车车身装焊线。n全线有7个工位，7个操作工人
7、，生产节奏为1.2min/辆，月生产能力为16000台。每台焊点280点。n11-3 柔性焊接生产线柔性焊接生产线n1.主要特点主要特点n五部分组成：柔性焊接线是由装卸小车、五部分组成：柔性焊接线是由装卸小车、主控台、随行工装、焊接站和存放台主控台、随行工装、焊接站和存放台 n随行工装对工件进行装夹随行工装对工件进行装夹，自动运送到自动运送到各焊接站内的焊接变位机上，各焊接站内的焊接变位机上，由机械手由机械手进行全自动焊接。进行全自动焊接。n主要特点如下：n把作业仅划分为几个工序；n不同批次的不同工序可以重叠投入；n完成工序加工时间快；n全部加工工序自动化；n产品（零件、部件、总成等）的焊接主
8、要由WFMS完成。n例如：在美国的卡特比勒、瑞典的沃尔沃、德国的大众、宝玛格、日本的本田等公司均大量使用柔性焊接生产线。n 德国Benz布置有三条车身焊接总装线、三条地板总成线及相应的中地板、前、后地板线等，共有焊接机器人1000余台，自动化率为95%，生产约10个车型，二班制时日产16001700辆。n2.柔性焊接生产线的组成n典型的WFMS应由若干既相互独立又有一定联系的机器人工作站、运输系统及FMS控制中心组成。n车身柔性制造的几种方式 n（1）以焊接夹具的移动实现产品变换。n（2）以足够多的装配线工位实现多品种生产。n（3）借用原来生产线上的定位装置并增加专用定位实现混流生产。n（4）
9、通过焊接设备的自动化完成柔性制造技术。n11-4 其他形式装焊生产线n种类：环形装焊线和先进的门框式装焊线 n特点有利于提高生产效率，减少占地面积，方便液，电，气的供应。n图11-9所示为EQ1090驾驶室的地下环形装焊线。n能力：装焊线全线共设有8个工位，手工装配，悬架点焊机焊接。共有9个悬架点焊机，全线定员18人，生产接拍2.6min/辆。n组成：n（1）随行夹具。n（2）推杆机构。n（3）液压升降台及地下回程传送链。n图11-10是EQ1090前围装置地面环形线。n前围环线全长8米，共有10个工位，线上配有10套随行夹具，3台专用多点焊机和8台悬挂式点焊机，全线14人，生产节奏1.8mi
10、n/辆。n n图1111是原BJ130车身简易装配线 n图1112所示为德国伏克斯瓦根VW1200型轿车前部装焊线。n 这条转台式装焊线共有8个工位，由5个人操作，生产量为240件/每小时，共焊接258个焊点。转台外侧布置有4台多点焊机,转台以顺时针方向转动,每次转45度。n图11-13是日本三菱汽车公司轿车车身装焊生产线,由主装焊线，左侧围装焊线，右侧围装焊线和底层焊线等组成。n线上安装72台工业机器人和计算机控制系统，该生产线自动化程度很高并具有较大柔性，可使轿车车身成品在此生产线上被制造出来。自动化点焊率达到80，机器人点焊率为48 n生产线主要特点n （1）子装焊线与主装焊线之间采用直
11、接形式流程图的直接连接，消除生产线之间不必要的零件挤压，避免了零件传输过程中不必要的上升，下降和翻转，把上下工序之间的传输距离缩至最短。n （2）大量使用机器人和计算机控制系统，显著提高了生产线柔性，可进行多品种车身的装焊。n （3）自动化焊接程度高达80，并可获得稳定的焊接质量。n （4）生产线工作可靠，稳定并易于维修。n2.生产线上机器人n选用 机器人考虑以下原则：n1）焊接效率高，焊接质量好并且尽可能经济性好；n2）结构可靠，能承受大焊钳重量及电极压力，尤其是焊接底层的焊点；n3）自由度能满足要求即可；n4）使用可靠，易于维护，故障率低等。因此，该生产线大量选用了专用直角坐标点焊机器人，
12、这种机器人仅具有3个自由度即可满足要求。n机器人在线上的分布是：焊接地板分总成32台，焊接左、右侧围分总成20台，焊接车身总成20台，焊装线由大型可编程序自动控制器控制，夹具的定位精度为+-0.1 mm。n3.生产线控制系统n大尺寸的多功能程序控制器PAC（可编程序自动控制器），可实现：n对线上所有设备和机器人的群控，节约能源。n对焊接参数进行监控，提高电焊质量。n对线上设备和机器人状态监测，快速发现故障，并显示故障种类及原因。n控制系统自身综合状态的判断、修正。n11-5 车身装焊生产线的发展趋势n1、焊接自动化发展及主要内容n（1）多机器人、传输装置、变位机等构成的加工系统 n1）工件的装
13、卸自动化和工件传送自动化 n2）采用并推广点焊机器人 n（2）CAD/CAM 系统，包括焊接产品设计，产品工艺设计，以及加工工序，加工过程，加工质量的计算机控制。n（3）计算机管理系统，包括单台自动机的管理，自动线的管理，自动化车间的管理，自动化工厂的管理等。n2.焊接自动化的关键技术n车身设计发展：采用大型冲压件和合件来代替许多零碎小件 n保证焊接质量发展：向直接监视点焊强度，不带烦琐的传感器，通电焊接就能同时监视并立即反馈给焊机的理想监控器方向发展。n自动化发展：从传统的单一焊接工序自动化向产品设计，工艺设计，焊接过程，检测，传输，管理等全系统自动化发展；n控制系统发展：从单台稳定焊接参数
14、控制向多台质量闭环控制和带有智能的系统自动控制发展。n关键技术：n带有传感器的自动控制技术：n1）高速，高响应度，高精度的焊丝送给控制技术。n2）接触和非接触式的焊缝自动跟踪技术。n3）熔透和焊接质量控制技术。n n4）高适应性，高能量，高精度焊接电源控制技术。n5）能适应各种焊接接头和种焊接空间位置的焊接参数自适应控制技术。n 6）各类焊缝的在线和焊后自动检测技术。n系统技术：1）CAD/CAM系统技术，能实现计算机设计产品，焊接工艺并能进行机器人离线示教和自动示教。n2）焊接过程和焊接生产的仿真技术。n3）焊接生产的集成技术。n4）计算机生产过程分析和管理技术。n采用新工艺新技术 n解决了多点焊机的通用性并增加了“柔性”；n通过提高了气源压力，可完全取代液压动力源，减少环境污染；n采用数字控制气缸，通过数控气缸组合来得到焊枪的移动，使之焊接零件进行多点焊接。n在电弧焊方面，大力发展CO2半自动和全自动焊。激光焊，微弧等离子焊在汽车生产中初步得到应用。
