汽车工厂焊装车间规划概述

前言：

近10几年来，汽车工厂新项目很多，具有纲领大、柔性化、投资大、工艺先进等特点。

新项目的科学化规划已成为亟待解决的课题。作者发现缺少这方面的参考资料，希望总结以往项目经验，以供设计人员参考。

1.焊装车间规划要求

在满足产能及产品质量要求的基础上，还应满足以下要求。

・投资及运行成本最小化

・ 柔性化生产

・ 物流的便捷化

・ 环保、卫生、安全、消防等要求

2. 规划前提

2.1产品结构

焊装工艺与产品结合最为紧密。在规划阶段，大多数工厂无法提品数模，只能设定参考车型。此时要求设计人员根据以往在产品、生产节拍、工艺及机械化水平等比较相近的项目作为参考进行规划设计，再根据具体情况进行调整。

2.2生产节拍与工艺水平

生产节拍是规划设计的重要条件，生产纲领很大程度上决定了工艺水平的高低。

3. 规划内容

3.1 自制件范围的确定

自制件范围由根据周围配套条件及物流成本决定，通常外覆盖件总成及影响车身质量的关键总成自制，其余中小零件可外协生产。

一般纲领越大，工艺水平越高，自制件范围越小。如宝马沈阳铁西工厂（15JPH），其中、小件几乎全部外协生产。

对车间环境影响大的零件尽量外协。如上汽通用五菱柳州工厂，其车架总成弧焊较多，采用外协生产；尽管增加了运输成本，但提高了车间环境。

3.2夹具选型

夹具按动作可分为手动夹具和气动夹具。大型夹具以气动夹紧方式为主，小型夹具在满足生产节拍情况可采用手动方式。

夹具是柔性化生产的关键设备。车身总成夹具、地板总成夹具与分装夹具相比，适应车型能力较强，应充分考虑柔性化，适应多种车型。

车身总成夹具柔性化方案如下：

（1）分别采用独立夹具

通过采用多个独立夹具前后串联布置，来满足多车型生产需要。

有以下两种形式：

A.平移式结构，左/右侧围总成用气动夹紧，定位在夹具两侧的框架上，每侧框架借助气缸推力在两根直线导轨上移动，实现车身合拢。

B.翻转平移式结构，与平移式结构相比，增加侧翼框架的90度翻转，结构复杂成本高，但容易实现侧围总成的自动上线。

（2）滚筒式夹具

国内日、韩合资厂家大多采用，滚筒的4面安装4套侧围夹具，通过滚筒的旋转来实现侧围夹具的更换。此夹具的特点是占地面积小（7m x 12m），但需要很大基础地坑来满足滚筒旋转要求。

（3）Open-Gate夹具

通过不同侧围夹具可沿着轨道转换到合装工位，实现车型转换。此夹具的特点是占地面大。

（4）内置式夹具

合装工位采用丰田特有的内置式合装夹具，采用内置式夹具，焊接的工艺性好，可使点焊机器人和最大限度集中。

3.工艺设备选型

设备选型主要由产品生产节拍，工艺水平高低及产品结构决定的。一般应选用通用性较高的设备。

（1）焊接机器人的选用

为确保焊接质量，降低工人劳动强度，提高劳动生产率。

部分人工操作不易到位、焊接质量难以保证的焊点将更多选用机器人焊接。

通过更改程序和更换焊钳，机器人可以适应多种车型。

（2）点焊机的选用

表2 点焊机的对比表

比较 分体式焊机 一体式焊机工频 一体式焊机中频

优点 价格低， 焊钳轻，容易扭转操作。 电缆等易耗品少，无功功率相对较小。 省电，易损件少，瞬间不会造成电网三相不平衡；焊点质量较好，无功功率小。

缺点 费电，电缆等易耗品多，瞬间会对电网有冲击，无功功率较大，循环水流量较大。 较费电，焊钳重，不容易扭转操作，瞬间会对电网有冲击。 价格高，枪型较重，难翻转操作，造成高次以上谐波较大。

表3 工艺设备选型表

生产节拍 27JPH 40JPH 60JPH

工艺水平 低 中 高 低 中 高 低 中 高

焊接机器人 降低劳动强度

提高焊接质量

提高生产率

点焊机 分体式焊机

一体化焊机

中频焊机

门盖包边 专用包边机

液压机+模具

机器人滚边

注： ―必选 ―优选 ―可选

4.输送方式条件

满足生产节拍下，尽可能采用通用性的输送设备。

表4 输送方式选择表

生产纲领 27JPH 40JPH 60JPH

工艺水平 低 中 高 低 中 高 低 中 高

车身总成焊接线 往复线

摩擦链

滑橇线

车身总成调整线 板式链

摩擦线

滑橇线

车门总成焊接线 人工输送

涂胶包边自动化

全自动

白车身储存线（WBS） 自行葫芦

积放链

摩擦线

滑橇系统

立体化仓库

注： ―必选 ―优选 ―可选

5.质量检测

车身焊装质量检测主要包括焊点强度检查、装配尺寸精度检查、车身外观质量检查。

检测方法一般有夹具检测、三坐标测量机离线测量、在线激光检测。

若生产节拍在40JPH以上，一般应采用在线检测。

6.工艺区划原则

・ 根据所承担的任务确定完整的车间组成。

・ 确保车间内物流顺畅、总体物流最短、尽量无倒流并与总图基本物流相适应。

・ 车间各组成部分，包括生产部门、辅助部门、生活间以及物流仓库等之间协调，布局方便、合理。

・ 充分考虑环保、安全卫生、消防等方面的要求，对散发有害物质和有防火要求的部门或生产线尽量考虑靠厂房外墙布置。

・ 充分考虑与冲压及涂装之间的物流关系以及零件和半成品的存放。

・ 充分考虑与冲压及涂装厂房的跨度、柱距统一，厂房占地面积以及厂房的跨度、柱距、屋架结构选用的经济型与合理性。

・ 充分考虑发展的可能性，厂房接建与生产线改造发展的柔性。

作者简介：高保雷.男.（1980.3-），汉族，山东人，工程师，工学硕士。曾就读天津大学材料加工工程（焊接）专业，获工学硕士学位，现就职于中国汽车工业工程公司，主要从事轿车工厂焊接车间工艺设计。