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1、卡车驾驶室混流焊装线工艺设计张海宏 周三山摘要 本文主要阐述了东风新品与老款D310两个完全不同系列3个品种白车身混流焊装线工艺设计过程，从产品装焊工艺分析、产品混流生产工艺性优化及争对混流设计中遇到的难题，提出了具有的解决对策，达到了预期的效果，本文对同行业具有很强的借鉴意义。关键词 混流焊装线、产品混流优化、装焊工艺设计0 前言2009年以来，汽车产业复兴，整个市场处于供不应求的旺销局势。尤其是东风公司D310系列车型备受市场亲睐，但是由于焊装为专线生产，焊装生产能力严重不能满足市场所需。另外，为提升公司形象，拓展市场，2014年规划引入新品旗舰车型。为生产出高品质产品、工艺先进、设备稳定
2、、降低投资与后续发展的需要，进过反复的方案设计、研究与对比，确定建设一条新品高顶、D310高顶与D310标顶两个系列3种车型的驾驶室混流焊装线。为满足混流生产的需要生产出高品质的驾驶室，工艺设计人员在总结D310、D530项目经验的基础上，引入同步工程技术，参与新品产品设计整个过程，对新品产品进行工艺优化。另外，参考D310、D530焊装线设计经验与OEE数据统计，对影响产品质量与设备稳定的部分进行防再发处理。通过多个有效的措施，圆满的完成了新品/D310驾驶室混流焊装线设计工作，产品质量与设备稳定性较D310焊装线有了较大提升， 达到了预期目的。1 工艺设计条件确定1.1根据商品企划结合D3
3、10生产现状，确定混流焊装线生产品种为新品高顶、D310高顶、D310标顶3种车型，生产能力为6.5万辆/年。1.2根据边界条件与生产能力确定，生产线节拍为3.04分钟/台；1.3根据焊装车间情况确定，生产厂地为驾一、驾二、驾三车间，面积8880平米。1.4生产方式：任意混流生产。2 混流产品工艺性分析2.1产品描述D310为现生产车型，该车型为与日产柴联合设计，属于日系车型，采用板式结构；新品车型为东风公司自主研发旗舰车型，标杆为奔驰BENZ车型，属于欧系车型，采用框架结构2.1.1产品外形及分块形式见图1： D310标准型驾驶室外形D310高顶双卧型驾驶室外形图新品高顶双卧型驾驶室外形图图
4、1 混流生产3种车型外观图21.2驾驶室外形尺寸及特征表1 驾驶室外形尺寸及特征车型长mm宽mm高mm质量kg产品特征D310标准型约2030约2415约1995约285左/右侧窗、顶盖天窗选装，后窗必装D310高顶型约2230约2415约2550约350左/右侧窗选装、顶盖天窗、后窗必装新品高顶型约2230约2490约2335约405左/右侧窗选装、后窗选装、顶盖天窗必装2.2产品焊接工艺性优化 D310系列车型为现生产车型，产品已定型。新品为新开发车型，产品结构为梁式结构，初步构想阶段分块形式与雷诺高顶双卧驾驶室分块形式相同，且地板为平地板形式，两种车型差异太大。产品分块形式统一、底部定位
5、可柔性化是能否混流生产的关键。我厂与中心设计人员在产品开发前期，应用同步工程技术，焊接工艺设计人员根据混流线设计的需要，提出新品全新的分块形式，并对产品定位孔进行确定，再与冲压工艺、模具设计、夹具设计及产品设计人员进行反复磨合优化，使最终的新品产品满足混流生产需求，降低工装设计难度及投资额度。2.2.1混流产品分块形式统一 新品高顶驾驶室构想阶段分块形式与法国雷诺高顶双卧驾驶室相同，分为地板焊接总成、左/右侧围总成、后围总成、顶盖总成与左/右车门总成总计7大块，上件顺序为地板焊接总成左/右侧围总成顶盖总成后围总成左/右车门总成。而D310高顶驾驶室分块形式为地板焊接总成、左/右侧围总成、后围总
6、成、前顶盖总成、中顶盖总成、后顶盖总成与左/右车门总成总计9大块，上件顺序为地板焊接总成左/右侧围总成后围总成前/后顶盖总成中顶盖总成左/右车门总成。我们在保留新品产品结构的基础上，对其分块形式进行重新划分，满足两种车型混流生产的要求，降低总装线的装焊工作量与投资额度，3个车型顶盖装焊实现混流生产。优化后的新品高顶驾驶室分块形式及D310标顶、高顶驾驶室分块形式见图2.D310标顶爆炸图 D310高顶爆炸图 新品高顶爆炸图图2 三个车型分块形式图2.2.2新品底部定位确定 由图3、4看以看出新品与D310纵梁开度、高差、深度完全不同，为满足混流生产需要，降低工装设计难度，工艺设计人员需要对产品
7、进行详细把握，根据工装设计需要确定产品定位。主要优化内容为：1、前部定位Z向均为纵梁翻边Z=0面，X向由于产品结构原因不能更改，我们需要将Y向统一；2、后部定位由于差别太大，必须做独立部装，新品后部定位要与D310避让，避免工装干涉。优化后的底部定位见图5. ZY新品高顶D310标顶D310高顶图3 D310标车/D310高车/新品高车纵梁差异图2.2.3顶盖部分连接方式统一经过无数次的优化，在满足产品造型与结构强度，满足冲压工艺性与装焊工艺性，满足模具与夹具制造要求基础上，确定了高顶前顶盖、中顶盖、后顶盖、左/右侧顶盖及9个顶盖加强梁的搭接边位置与尺寸，为了满足顶盖焊接且考虑天窗成本因素，保
8、留了中顶盖天窗洞口，并确定了天窗洞口尺寸。详见图4。D310高顶双卧分体顶盖设计图新品高顶双卧分体顶盖设计图图 4 D310高顶与新品高顶顶盖连接形式示意图2.2.4中顶总成装配方式统一为满足新品高顶与D310高顶中顶混流生产需要，在满足产品结构强度要求的基础上，对中顶盖总成进行优化，将新品中顶盖总成装配采用自定位方式与D310中顶盖总成定位方式相同，即中顶盖总成左前角与右后角各焊接1个M8凸焊螺栓，在左/右侧顶盖加强梁上相应增加2个定位孔（1个圆孔，1个长孔）。只需采用1套自动上线装置，中顶盖总成吊具与预装夹具柔性化设计，满足D310中顶盖总成与新品中顶盖总成输送要求，将中顶盖总成自动输送到
9、驾驶室上空即可，操作工人进入到驾驶室内，人工装配M8螺母与M8螺栓。取消了复杂的定位夹具，降低了焊装线的投资。3 新品/D310驾驶室混流焊装线工艺设计3.1地板线工艺内容及平面布置由产品描述可以看出，新品与D310产品零件完全不同。D310为现生产车型，地板总成由15个零件在3个工位装配完成，夹具定位加紧点多结构复杂；新品地板总成由4个零件组成，两个系列3个品种地板总成的装配夹具难以共用，因为a、产品差异大，夹具设计复杂；b、夹具复杂影响人工操作性；c、节拍难以保证。因此我们将地板总成装配工位设计为专用工位，机器人补焊工位及人工补焊工位设计为共用工位,总计8个工位。3.1.1地板线平面布置见
10、图5:图5 新品/D310驾驶室混流焊装线地板线工艺布置图3.1.2总装线工艺内容及平面布置通过产品结构分析，新品和D310侧围、后围结构及型面完全不同，尺寸相差很多，如在采用现有COMAU OPEN-GATE同一个工位共用同一套总拼夹具、侧围上线工装、后围上线装置这些设备的共用都很难实现。目前国际上多品种混流总拼方式有夹具库夹具切换（CMAU OPEN-GATE、EDAC GeoTack等）、多面体夹具旋转切换（PSI GEOflesor、本田等）、机器人切换预装夹具（ABB、PSI Body flesor等） 这些方式都需要很大的占地面积来存放夹具或预装夹具、零件预装工位等，现有厂房不具备
11、布置条件。因此我们将新品D310总拼做专用工位，其他工位为通用工位，总计13个工位。3.1.3总装线平面布置见图6图6 新品/D310驾驶室混流焊装线总装线工艺布置图4 焊装线设备选择与设计4.1线体形式的选择：我们选择的为摆臂滚床滑撬输送系统，因为滚床滑撬输送线与传统往复杆输送线相比具有工位间距柔性化、控制灵活、可转弯、线体长度不受限制、滑撬循环行走不返回降低夹具设计难度等优点。结合工艺设计内容：4.1.1地板线前4个工位均为专用工位，往复杆相对每个工位都做升降，需要在每个工位都需做零件的定位支撑，如前两工位为D310专用工位，在D310输送到3、4工位新品地板专用工位时，在3、4工位必须做
12、D310的定位系统，这个难以实现。但同样在采用滑撬形式后在D310输送到3、4工位D310地板专用工位时，可通过电控使滑撬不下降，这时3、4工位相当于是D310的过渡工位。4.1.2如采用往复杆形式，在车型变化时会产生等待现象，当生产由D310车型转变为新品时，地板线30、40工位存放D310车型，需要等待D310传送下去空出时才可生产新品。4.1.3总拼工位相邻布置，夹具占用空间大，前后需留出操作空间，工位间距需要7m，而其他工位仅需5m，采用往复杆形式无法实现。4.1.4可降低投资成本，如采用往复杆输送，每个工位均需布置夹具支撑定位，而滚床滑撬输送线仅需在零件装配与机器人补焊时应用夹具，可
13、减少线上夹具6套。4.1.5关于选取何种形式的滚床输送系统,我们与东风公司设备制造厂进行了反复的比较,最终确定为升降形式摆臂式,此种形式升降机构具有结构紧凑，电机拆卸方便，便于维修的特点,平移形式为同步带传动形式,该形式具有噪音小、传动效率高、无需润滑等优点。此种滚床结构应用成熟，如上汽朗逸车身焊装线、奇瑞A3焊装线等均采用此方式。图7 摆臂式滚床系统示意图4.2通用工位夹具设计通过优化产品定位孔与定位面的位置，在前部采用定位销定位零件XY方向，U形支撑定位Z向，后部采用多功能定位销定位零件三维方向。结合产品特性及线体输送计算通用工位夹具各部装的活动量。通用工位夹具图见图8.计算公式见下表。4
14、.2.1前部定位支撑部装的设计与平移量计算由图3得出D310与新品相比前部定位Y向相同，Z向相差？mm。平移量=（新品前部定位孔开度-D310前部定位孔开度)/24.2.2后部定位支撑部装的设计与移动量计算后部定位支撑部装的设计，由于两种车型后部定位孔坐标位置相差较大，因此新品与D310车型后部定位采用专用部装，后部Y向移动量为：D310标车与高车Y向差 ？mm；D310后部支撑设计为升降结构，用以输送至下一工位时，夹具与驾驶室不产生干涉，该结构采用气缸加直线导轨进行准确的升降，该结构应用成熟，设备稳定性好，重复定位精度高，维修简便。D310后部支撑升降距离=【D310底部后部定位最高面-新品
15、后部最低位-输送的升降高度+滑撬支撑板高度+定位销高度+预留空】图8 通用工位夹具设计图4.2.3通用滑撬设计 由图3对比，根据D310与新品纵梁前部定位X向差值，纵梁宽度，孔间距大于纵梁宽度一半，因此前部定位要求产品设计新品滑撬用定位孔Y向与D310用孔相近，布置于同一部装，采用定位销定位，便于零件输送的准确。后部差异大，新品与D310采用单独的支撑托架，D310标顶与高顶采用同一部装，由于D310高差大，后部定位需做翻转式，在生产新品车型时避让零件。滑撬设计图见图9.图9 混流线用滑撬设计图4.2.4顶盖混流工位设备设计 D310标顶、D310高顶与新品高顶3种车型顶盖的混流生产，是本次混流线设计的难点，3种顶盖在产品结构与定位孔位置等方面均完全不同。主要存在的难点为：顶盖拼装夹具的混流设计、顶盖输送装置的混流设计、新品与D310高位操作高差大3个问题。根据产品结构的把握、工艺布置需要、工艺生产需要及工装设计等方面考虑，我们制定的工艺方案为：在总装线40工位完成D310标顶顶盖总成、D310/新品高顶前/后顶盖总成的装焊，D310标顶顶盖总成使用专用输送装置、D31
