智能化汽车焊接生产线设计和实现探讨

智能化汽车焊接生产线设计和实现探讨

赵明

杭州吉利易云科技有限公司浙江杭州310000

摘要：近几十年来，人们生活水平不断提高，对汽车的需求不断提高，汽车的产能需求也在不断提高，汽车制造生产线的产能和质量面临着前所未有的要求和挑战。作为汽车生产的重要工序，焊接生产线的智能化的设计和实现是提高汽车制造生产线的产能和制造质量的重要手段，也能满足消费者的消费理念和需求，从而促进汽车的销售。此外，作为制造业的重要组成部分的汽车制造业，实现自动化、标准化和智能化制造的有效融合具有重大意义。

关键词：智能化；自动化；汽车焊接生产线

1国内汽车焊装生产线现状分析

汽车制造业相对比较发达，企业多数己经基本实现了“工业3.0”，即信息技术在工业领域的应用，一些发展较快的企业己开启对接“工业4.0”的步伐，推进智能化生产线的改造，尝试借助互联网和大数据将研发、用户、售后等有机结合起来，能大幅度的提高生产效率，降低生产成本。当前国内汽车焊装车间己经开始使用柔性化生产线设计，能够实现单一平台下车辆的共线生产，但是对车型差异比较大的平台产品，很多是无法做到共线生产的。

2智能化生产线改进方向

智能化汽车焊装生产线的设计，目的在于消除汽车制造过程中的低效率环节，增加信息的互联系统和高柔性化机器人，从而形成智能的生产体系，带来巨大效益。需要从几个方法来实现和解决。

2.1信息拉动

实际生产实现产生物料拉动需求，与下游车间或线体保持信息的交互，在不影响停线的时候，设置安全库存，结合大数据的分析，实现生产的实时监控与物料的拉动相互配合，使生产更加智能化、柔性化。

2.2通用工装定位

设计工装支持多车型生产，且工装夹具具有随行工装功能，并且工装具备升降等逻辑功能，实现焊接过程中的精确定位。

2.3高速传输系统设计

采用高速滚床，减少输送等待时间；采用稳定故障率低的控制方式，并且停止定位精确。

2.4智能检测功能

实现车辆焊接尺寸的自动测量，采用新技术来对车表面焊接情况进行自动检测。在需求分析方面，满足多平台车辆的智能化焊接需求，减少生产线改造周期，减少人工负担，大幅度的提高生产效率。结合现代检测理论，通过分析总结出合理的设计和开发思路。在设计方面，要焊接车辆的质量要求和生产线速需求，设计要满足系统可维护性，灵活性和可扩展性。在实现方面，结合当前生产线现状，从控制方式优化，机器人柔性改造，新技术应用等方面，分析技术的可行性，并低成本的实施。

3智能化汽车焊接生产线设计实现

3.1物料拉动

物料供应系统在生产线运行中具有关键性的作用，是整个生产线稳定运行的快速保证，快速准确的物料供应，不仅能随时满足生产线的各种产量变化，还能减少多余的库存浪费等。ANDON系统是制造业中应用最为广泛的系统，它能够在物料不足时及时提醒物料部门进行物料补充，通过ANDON拉动来实时呼叫物料，物料通过拉料小车运输，送到指定的要料工位。利用物料与ANDON建立的联系，实现信息的共享，通过系统的应用，以及数据库资源的利用，保证物料配送及时并准确。

3.2识别方式

利用条码扫描、RFID识别、位置传感器识别等技术，进行物料数量和顺序的跟踪，将物料配送提前预知，避免被动响应。同时，建立稳定的物料配送机构，尽量避免或减少人工配送。实现产量配置系统和物料供应系统的有机结合，通过数据分析，自动调整配送物流种类和数量。

3.3车辆信息识别

未来随着汽车的更新换代，车辆的种类、型号会不断增加，差异性会越来越大，要实现多种尺寸的车辆共线生产，就需要在进行施工前准确的判断车辆类型，当前广泛应用的识别车辆类型的光栅阵法虽然识别准确度高，但调试繁琐复杂，工位的结构不同，光栅阵的结构就要改变，因此，急需一种新的车辆运行跟踪系统，在生产线入口，就读取到的车辆制造信息，及其后续相关制造工序，从而进行各种施工，来实现生产线的智能化。

3.4柔性机器人设计

在早期的生产系统中，每台机器人只能用来做固定的车型制造工作，致使输送线冗长，效率低。要实现智能化生产就要打破平面式生产线“一对一”的状态，开发“一对多”柔性配置的新思路，通过密集机器人工位布置、对同一机器人更换不同工具及开发多车型公用柔性抓手来实现不同类型车辆制造，以减少机器人数量和缩短生产线长度。机器人功能是焊接生产线的核心要素，其实施是汽车制造业智能化制造的具体体现。

3.5夹具设备多功能化

车辆在输送过程中依靠专用载体，目前广泛使用的车辆载体设备有Skid（雪橇）和UBjig（车底夹具），此类设备只具有输送和工装定位的作用。因此，设计能支持多车型的随行工装，并增加工装的升降等逻辑功能，才能够实现焊接过程中精确定位的重要途径。

3.5.1多车型夹具设计

针对Skid和UBjig不够灵活的问题，引入Pallet（随车工装）设备的设计理念，重新设计能够支持多种平台车型、具有可扩展性、高定位精度的随行工装载体，调整Pallet结构，增加编码识别系统来实现多平台支持和精确定位。

3.5.2开发随车工装的扩展功能

在实际应用中，Skid和Pallet具有一定的局限性，容易受到生产线运行状态的影响，突然停止时会出现位置偏差或偏移等现象，造成机器人工位无法正常施工。因此随车工装的到位信号处理是重点问题，必须使用更加精确的停止方式，而且需要具备一定的自我归位能力，停止不准确时，能够自动反转回到设定的基准位置。可以开发通用的输送系统驱动程序，并且输送线的设计要和Pallet相互匹配，每个Pallet都具有耦合快速插头，在相应的停止位置，会和滚床上的快速插头结合，以实现准确快速运行。另外，柔性随车工装要具备气路连接功能和一定的升降调整功能，以满足准确停止、锁紧以及不同车辆的高度调整。

3.6车辆尺寸检测

过去车辆尺寸检测方法是需要人工作业才能完成的三坐标检测法，这种检测方法的测量结果受人为影响较大。要实现产品检测智能化就要尝试将测量工具智能化，自动启动测量程序。同时，测量的数据进入大数据分析，根据偏移量的变化走向，反映和总结生产过程中的工装异常，实现工装的自动监控和及时调整。并且检测数据上传自能系统，用大数据的方法分析检测结果，提供检测的精准性。

3.7缺陷检测

车辆在焊接的过程中，会产生大量焊渣，容易造成车辆表面缺陷，需要在报交工位处有专人进行检查和处理。尝试建立动态实时检测的机器视觉系统，跟随车体进行同步拍照，自动检测车辆表面某部位的缺陷，同时，对拍照情况及反馈数据进行分析，监督并及时调整该区域的焊接质量。

3.8车辆信息绑定

当前车辆的配置信息一般存放在随车条码中，只显示车辆配置参数，而不包含车辆的生产日期、制造记录及质检等重要信息。这就需要开发通过普通的解码设备能够解码读取车辆各种信息记录的新型随车条码，进而实现车辆信息公开，增强消费者对车辆质量的了解和认同。

结束语

在当前社会快速发展、人们需求品质日益增高的情况下，车辆的需求和高品质要求将越来越受关注，作为制造业中重要的一部分，汽车制造业智能化、全自动化的发展趋势强烈，接轨智能制造是“工业4.0”的一个关键要素，需要我们不断学习科研技术和努力，依靠科学来分析和解决实际问题，在实际的智能生产时，不能忽视设计阶段的智能化实现，只有改善设计，完善设计，才能真正意义的实现智能化。

参考文献：

[1]张曙．工业4.0和智能制造[J]．机械设计与制造工程，2014（8）：1~5.

[2]朱敏慧．《中国制造2025》与“工业4.0”[J].汽车与配件，2015（21）：36~39．

[3]高颖阁，蔡小平，李飞，等．巧谈柔性车身生产线的改造开发———装备制造技术，2012（2）：128~130.