汽车侧围总成焊装线设计总结报告

　　摘要:通过对侧围总成焊装线的焊接工艺的分析,提出一些汽车焊接夹具设计的方法、设计原则及注意事项。
　　
　　关键词：压块、托块、定位销、限位块、调整垫片、支架、导向轮、导向轴。
　　
　　一. 汽车侧围总成焊接工艺的分析
　　1. 生产纲领:侧围总成年生产为八万辆,按照每年工作日300天,每天8小时计算,则每小时生产的侧围总成n=80000/300/8=33.3台/小时，每台侧围总成焊接容许的时间=3600/25=108秒。
　　2. 组装的侧围组件有:1).侧围外板,2).前隔壁侧板,3)车门锁内板,4).前侧内板加强板组件5).中立柱内板加强板组件,6).车门门槛内板组件,7)后侧围后轮罩组件,8).前侧内板,9).中立柱内板,10)后侧围板支撑组件。见图（1）
　　如果侧围外板安装按15秒，其余组件按6秒计算，则工件安装所需时间s1=15+9*6=69秒。
　　3. 每台侧围总成焊点数量为125点，按照每个点4秒计算，则所需时间s2=125*4=500秒。
　　4. 夹具的夹紧、松开、工件的移动等辅助时间按s3=150秒计算，则焊接一台侧围总成所需时间s=s1+s2+s3=69+540+150=759秒。
　　5. 由上述计算并结合侧围总成的特点,因此侧围总成焊装线需分为4个工位，工作内容如下：
　　1).预装工位,作业人员2人。作业内容:⑴安装①侧围外板,②前隔壁侧板,⑵涂焊接密封胶及发泡剂。涂焊接密封胶和发泡剂的时间按每人40秒，辅助时间按20秒计算，则一工位所需时间s1=15+6+40+20=81秒。
　　2).焊接一工位,作业人员2人，人工焊接。作业内容:⑴安装组件①车门锁内板,②前侧内板加强板组件,③中侧内板加强板组件,④侧围后轮罩组件。⑵2人同时进行焊接。2人同时放置工件，则工件安放所需间大约为12秒。焊点数量为29点，2人同时焊接，则所需时间大约60秒，辅助时间为25秒，因此焊接一工位所需时间s2=60+12+25=97秒。
　　3).焊接二工位,作业人员2人，人工焊接。作业内容：⑴安装组件①下侧内板组件,②前侧内板,③中侧内板,④侧围后侧水槽组件。⑵2人同时焊接。2人同时安装工件所需时间约为12秒，焊点数量为32点，2人同时焊接所需时间约为64秒，辅助时间约为25秒，则焊接二工位所需时间S3=12+64+25=101秒。
　　4).补焊工位,焊点数量为58点，2台机器人焊接。机器人焊接时间按照每点3秒计算，则需时间为58/2*3=87秒，辅助时间按15秒计算，则补焊工位所需时间S4=87+15=103秒。
　　6.由于侧围总成焊装线由4个工位组成,需要各工位间的输送机构,因此侧围总称焊装线是由
　　焊接夹具、顶升机构、输送机构组成。动作顺序如下：预装工位作业完后，预装工位顶升装置
　　带动工件上升，输送装置将工件由预装工位输送到焊接一工位，焊接一工位顶升装置下降,装工
　　件进入夹具自动定位，焊接一工位进行作业。与此同时，焊接一工位的工件按同样方法将工件
　　输送到焊接二工位，焊接二工位工件输送到补焊工位。在作业人员作业的同时，输送装置通过
　　电机分别由焊接一工位返回到预装工位，焊接二工位返回到焊接一工位，补焊工位返回到焊接
　　二工位。因此，侧围总成焊装线集机、电、气为一体，成功实现了工件的自动上件、自动定位
　　夹紧、自动控制循环，操作方便。见图（2）
　　
　　
　　二. 夹具设计
　　焊接夹具设计难度大，不但必须实现准确定位、精确组装等功能，而且还要考虑给输送机构及升降系统留有足够的安装空间和运动空间，彼此不能干涉，以实现夹具功能。
　　1. 设计方案
　　在设计方案中，首先确定夹具的设计基准。根据基准统一原则，夹具的设计基准和车身的装配基准应尽量与车身的设计基准保持一致，这对减少积累误差，保证装焊质量非常重要，因此，侧围总成夹具的设计、制造、安装以及测量基准与车身的设计基准保持一致。其次，一般情况下从地面到作业高度的距离一般为800mm,因此夹具底板高度确定为BL1300。最后，根据零部件的空间形状、组合关系、装焊顺序以及焊点布置，确定夹具安放位置和大致结构，图(3)为焊接一工位定位夹紧仕样简图，各定位夹紧单元的夹紧机构不同，其中SF01、SR01、SR03SA01、SA03、SQ01、SQ03采用手动夹紧，气动松开的方式，其余夹紧单元采用气动夹紧方式夹紧。其他工位与焊接一工位的情况相类似。
　　
　　2. 结构设计
　　汽车车身形状复杂、刚性差、易变形，因此，侧围总成的装焊夹具在结构上主要有如下特点：
　　a) 夹具定位面的形状复杂、精度要求高、设计制造难度大。因为车身冲压件大多数是空间曲面,而夹具定位元件的工作表面必须与车身相应的定位表面形状保持一致。在夹具中定位的型面是取车身各重要的部位的断面，才能使其获得准确的形状。
　　b) 夹具结构应具有使工人操作方便、容易焊接、工件装卸方便等特点;同时又要防止各相邻夹具之间以及夹具与工件之间发生干涉。
　　c) 由于车身外形尺寸大，定位元件由多个定位板构成车身表面的空间形形状，夹具的装配、调整工作量大。根据上述特点及实践经验，侧围总成夹具的定位夹紧单元基本结构由支架、连接板、托块、调整垫片、压板、定位销、夹紧机构等组成。夹紧机构主要是采用手动夹紧气动松开和气动夹紧两种方式。下面以夹具定位夹紧单元SR01的设计为例进行详细介绍。
　　夹紧单元SR01的作用保证车门门槛内板组件定位夹紧，因此必须有定位销。在放置工件的同时，转动手柄带动定位销和压块对工件进行定位夹紧，作业完成后和其他夹紧单元一起松开。为了使元件的制造、调整和维修方便，将SR01夹紧单元设计成分离式结构，如图（4）所示，连接板固定在支架I上，支架II固定在连接板上，定位块固定在支架II上，通过调整垫片进行调节，定位销支架和压块固定在夹紧臂上，压块通过调节垫片进行调节，连接板和支架I、支架II和连接板、定位销支架和夹紧臂分别通过孔销定位、螺栓固定方式连结，销的位置精度保证在+0.02mm。定位块和压块的材料为#45钢，表面进行热处理，硬度HRC35以上。定位销的材料为#45钢，硬度HRC45以上。其他零件的材料为A3钢。
　　
　　三升降装置、输送装置设计
　　1.升降装置采用电机升降，如图（5）所示，主要由升降电机、传动轴、导向轴、齿轮、柱状齿条、滑撬驱动电机、轴承座组成，滑撬移动电机固定在升降装置上。
　　2.工作原理：
　　1)升降机转动，通过传动轴及齿轮齿条，驱动升降装置上升。
　　2）升降装置到位后，滑撬驱动电机转动，驱动滑撬输送装置向下一工位移动。
　　3）工件到位后,升降装置下降,工件自动进入夹具定位,滑撬移动电机转动,驱动滑撬输送装置返回到前一工位。由于采用电机驱动，可将输送装置抬升600mm。该系统结构简单，有足够的强度和刚度，能保证工件的同步升起、落下，无冲击。
　　3. 滑撬输送装置
　　滑撬输送装置主要由滑撬本体、导向论、定位块组成。
　　由于滑撬定位块托的位置是侧围总成外板，考虑到不能划伤工件表面，因此定位块的材料必须使用聚氨脂材料。滑撬运动由滑撬驱动电机带动，设计是考虑要设定导向轮。
　　四.补焊工位机器人的设定
　　1.机器人的设定
　　根据机器人的运动轨迹线确定机器人的型号，保证补焊工位的焊点都在机器人的所能达到的工作范围以内。设计时还必须考虑机器人各轴的值在它所能达到的最大值的85﹪以下。补焊工位的平面布置图见图(6)
　　2.机器人架台的设计
　　机器人架台的强度一定要保证。此外为了确保机器人的维护及焊钳的更换，当机器人在原位置时，从地面到焊钳的高度一般设定在1200mm左右。
　　3.安全栅的设计
　　设计时,安全栅高度距地面一般为2000mm,必须和机器人运动的最大轨迹保持200mm以上的距离，此外为了检修保养机器人和焊接设备，必须留有工作人员经过的通道。
　　
　　五结束语
　　通过以上侧围总成焊装线设计及分析，可得出以下几点经验和结论。
　　第一、侧围焊装线自动化程度较高，能自动定位、夹紧，自动装卸零件，提高了生产率。
　　第二、补焊工位采用了机器人焊接,改善了工作条件，提高了产品质量和生产率。
　　
　　
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