白車身柔性總拼焊接系統(tǒng)介紹

1、白車身柔性總拼焊接系統(tǒng)介紹背景簡(jiǎn)述隨著汽車工業(yè)及汽車裝備制造業(yè)的深入發(fā)展，智能、柔性、高效、高精、自動(dòng)化已成為汽車裝備業(yè)發(fā)展的主流方向。同時(shí)，隨著我國(guó)汽車生產(chǎn)規(guī)模的快速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)全球化，顧客和市場(chǎng)需求多樣化、個(gè)性化發(fā)展，汽車業(yè)由傳統(tǒng)的單品種、大批量生產(chǎn)方式向多品種、中小批量及“變種變量”的生產(chǎn)方式過渡，以生產(chǎn)者為主導(dǎo)的生產(chǎn)方式逐步向以消費(fèi)者為主導(dǎo)的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，因此各整車企業(yè)與集成商均在積極開發(fā)和推廣能夠大幅降低投資成本，提高生產(chǎn)效率的柔性生產(chǎn)解決方案。白車身柔性總拼焊接系統(tǒng)其主要功能是實(shí)現(xiàn)多種不同白車身產(chǎn)品的地板總成、左/右側(cè)圍總成及頂蓋總成等主要車身總成零部件的組合焊接，是實(shí)現(xiàn)白車身柔

2、性生產(chǎn)的核心裝備。目前國(guó)內(nèi)各大主流合資品牌汽車廠均已基本實(shí)現(xiàn)多種車型共線柔性生產(chǎn)的生產(chǎn)模式，并擁有其標(biāo)準(zhǔn)模式的柔性總拼系統(tǒng)或固定的供應(yīng)商合作伙伴。如豐田、本田、日產(chǎn)及大眾、現(xiàn)代等主流跨國(guó)企業(yè)都擁有自主開發(fā)的全球標(biāo)準(zhǔn)柔性總拼系統(tǒng)。其他主要外資汽車公司如通用、標(biāo)致、菲亞特等也擁有比較固定的總拼系統(tǒng)裝備供應(yīng)商。自主品牌汽車企業(yè)由于產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈，單一車型產(chǎn)品銷量有限，需要多產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)，更需要綜合考慮投資與效率，其在生產(chǎn)模式上也逐漸向柔性化制造方向發(fā)展。然而，由于國(guó)內(nèi)汽車裝備企業(yè)起步較晚，缺少自主的核心開發(fā)與設(shè)計(jì)企業(yè)，主要在中低端市場(chǎng)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)，目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用的白車身柔性總拼焊接系統(tǒng)及激光焊接系統(tǒng)、核心輸送系

3、統(tǒng)等高端裝備都是由外資主流集成商提供，基于上述現(xiàn)狀，廣州明珞汽車裝備有限公司(以下簡(jiǎn)稱“明珞裝備”)開發(fā)了完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際領(lǐng)先水平的白車身柔性總拼焊接系統(tǒng)。最優(yōu)的白車身柔性總拼焊接系統(tǒng)的定義綜合當(dāng)前各主要柔性總拼焊接系統(tǒng)的綜合因素及汽車白車身柔性制造的需要，最優(yōu)的柔性總拼焊接系統(tǒng)應(yīng)包括以下特點(diǎn)：滿足從單一車型到多車型共線生產(chǎn)(4車型、6車型或者更多車型)滿足從單一平臺(tái)到多平臺(tái)車型共線生產(chǎn)(2平臺(tái)、4平臺(tái)或者更多平臺(tái))滿足從A0級(jí)車型到C級(jí)、D級(jí)車型共線生產(chǎn)，對(duì)車型產(chǎn)品沒有特殊限制滿足批量生產(chǎn)、隨機(jī)生產(chǎn)等各種生產(chǎn)方式能適應(yīng)低生產(chǎn)節(jié)拍到高生產(chǎn)節(jié)拍(60JPH)的需要高的生產(chǎn)效率(系統(tǒng)有效

4、生產(chǎn)工作時(shí)間多，傳輸切換等輔助時(shí)間少)模塊化設(shè)計(jì)，可靠性高，故障率低，便于維修保養(yǎng)新車型投入方便，系統(tǒng)擴(kuò)展性好高的質(zhì)量保證(盡可能的多完成定位點(diǎn)焊接、設(shè)備剛性高、精度好)盡量小的占地空間，并且對(duì)場(chǎng)地沒有特殊限制(高度、地坑等)設(shè)備投資成本低，或綜合成本低明珞裝備的白車身柔性總拼焊接系統(tǒng)綜合考慮了以上各因素，相對(duì)當(dāng)前各外資主流集成商的總拼焊接系統(tǒng)，具有明顯的綜合優(yōu)勢(shì)。明珞裝備白車身柔性總拼焊接系統(tǒng)的構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)如圖1所示，本系統(tǒng)由以下九大子系統(tǒng)組成：1) 車身合拼子系統(tǒng)2) 地板高速臺(tái)車輸送子系統(tǒng)3) 柔性定位單元子系統(tǒng)4) 車型切換子系統(tǒng)5) 工裝存儲(chǔ)子系統(tǒng)6) 各車型定位工裝7) 機(jī)器

5、人自動(dòng)化焊接子系統(tǒng)8) 電氣控制、檢測(cè)及安全子系統(tǒng)9) 外圍輔助設(shè)備圖1 MINO白車身柔性總拼焊接系統(tǒng)明珞裝備柔性總拼焊接系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)如附表1：序號(hào)技術(shù)指標(biāo)參數(shù)1生產(chǎn)節(jié)拍60JPH2共線車型最多 7種（隨機(jī)生產(chǎn)）3焊接機(jī)器人數(shù)量14臺(tái)（最多16臺(tái)）4單工位焊點(diǎn)數(shù)量100120點(diǎn)5車型切換時(shí)間18S6終端定位精度0.20mm7占地空間18m12m附表1 MINO柔性總拼系統(tǒng)性能參數(shù)表明珞裝備柔性總拼系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn):1、可以根據(jù)客戶不同的產(chǎn)品規(guī)劃及生產(chǎn)方式，分階段投入，盡可能的降低客戶投資(詳見附表2);2、批量生產(chǎn)方式下，無需建立車型返回切換裝置，可節(jié)省投資;3、新車型投入簡(jiǎn)單,采用臨時(shí)裝置

6、,半小時(shí)內(nèi)可以完成新車型安裝，不需要起重等特殊設(shè)備;4、四車型以上共線隨機(jī)生產(chǎn)時(shí)，為當(dāng)前空間最節(jié)省的解決方案;階段隨機(jī)生產(chǎn)方式批量生產(chǎn)方式投入硬件設(shè)備名稱數(shù)量投入硬件設(shè)備名稱數(shù)量第1車型左/右合拼裝置1左/右合拼裝置1第2車型左/右車型切換裝置1左/右車型切換裝置1/2第3車型左/右車型存儲(chǔ)系統(tǒng)2左/右車型存儲(chǔ)系統(tǒng)1第4車型左/右車型返回切換裝置1無需增加設(shè)備第5車型無需增加設(shè)備左/右車型切換裝置1/2第6車型無需增加設(shè)備左/右車型存儲(chǔ)系統(tǒng)1第7車型無需增加設(shè)備無需增加設(shè)備第8車型無法實(shí)現(xiàn)無需增加設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)更多車型附表2 不同生產(chǎn)方式和車型數(shù)量條件下MINO柔性總拼焊接系統(tǒng)的設(shè)備投入情況明珞

7、裝備白車身柔性總拼系統(tǒng)主要子系統(tǒng)介紹1、車身合拼子系統(tǒng)圖2 車身合拼子系統(tǒng)示意圖圖3 車身Frame合拼局部示意圖如右圖2所示，車身合拼子系統(tǒng)由合拼滑臺(tái)總成、FRAME總成、及FRAME定位總成3大總成構(gòu)成。其中合拼滑臺(tái)總成采用主流的解決方式設(shè)計(jì)，為滿足FRAME合拼時(shí)的精度及動(dòng)力性能，在傳動(dòng)方式上放棄了齒輪齒條傳動(dòng)形式，而改用曲柄滑塊結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，該方式的最顯著特點(diǎn)是保證整個(gè)開合過程中FRAME的運(yùn)動(dòng)速度是正弦函數(shù)關(guān)系，加減速過程非常平穩(wěn)，降低控制難度，同時(shí)該方式的控制精度比相同條件下齒輪齒條傳動(dòng)的精度高5到6倍。關(guān)于合拼方式，形式上與現(xiàn)有主流總拼焊接系統(tǒng)中一種應(yīng)用最廣的柔性系統(tǒng)方式相似，但為了

8、提高合拼精度及穩(wěn)定性，在結(jié)構(gòu)上做了較大的改進(jìn)及創(chuàng)新。(圖3為與主要競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品比較改進(jìn)后的FRAME合拼局部示意圖)2、高速臺(tái)車輸送子系統(tǒng)(如圖4所示)高速臺(tái)車系統(tǒng)是區(qū)別于傳統(tǒng)往復(fù)桿輸送系統(tǒng)及滾床輸送系統(tǒng)的新技術(shù)，同傳統(tǒng)輸送方式一樣，該子系統(tǒng)用于地板及車身的工位間傳輸，其傳輸速度直接影響生產(chǎn)線的效率和設(shè)備投資。在高節(jié)拍生產(chǎn)模式下，采用高速臺(tái)車輸送系統(tǒng)的地板或主焊接線，由于大大增加有效工作時(shí)間，整個(gè)生產(chǎn)線投資能較傳統(tǒng)輸送系統(tǒng)節(jié)省15%以上;圖4 MINO高速臺(tái)車輸送子系統(tǒng)示意圖明珞裝備自主開發(fā)的高速臺(tái)車輸送系統(tǒng)結(jié)合了日本和歐洲先進(jìn)的技術(shù)并融合創(chuàng)新，現(xiàn)已完成關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的權(quán)威測(cè)試，并成功獲得國(guó)家科技部

9、創(chuàng)新基金支持。高速臺(tái)車輸送子系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)如下：1) 輸送節(jié)拍：5.5S2) 輸送距離：6000mm3) 負(fù)載能力：1300Kg4) 電氣定位：0.4mm (應(yīng)用于補(bǔ)焊工位)5) 機(jī)械定位：0.15mm(應(yīng)用于定位焊工位)6) 共線車型：48款(明珞裝備白車身柔性總拼焊接系統(tǒng)也可以根據(jù)客戶要求開發(fā)或使用其他的輸送方式)3、地板柔性定位單元子系統(tǒng)該子系統(tǒng)由8個(gè)NC Locator單元并列構(gòu)成，用于地板定位、固定車身總成或地板總成，并實(shí)現(xiàn)多車型共線的生產(chǎn)解決方案。每個(gè)獨(dú)立的NC Locator單元有3軸或5軸不同配置(根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況需要進(jìn)行配置)。采用本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：地板定位單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，理論

10、上適用于任何車型的地板定位，新車型導(dǎo)入時(shí)，地板工位不需要增加新的設(shè)備，因此極大地降低了新車型導(dǎo)入的成本、縮短了新車型導(dǎo)入的設(shè)備周期，降低了新車型導(dǎo)入的難度。圖5、圖6分別是地板智能柔性定位系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖及白車身定位示意圖。圖5 地板智能柔性定位系統(tǒng)示意圖圖6 白車身定位示意圖圖7為明珞裝備自主開發(fā)的柔性定位單元，其主要技術(shù)性能如下：圖7 測(cè)試中的MINO柔性定位單元1) 能實(shí)現(xiàn)5自由度運(yùn)動(dòng)，其中2個(gè)直線自由度，3個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，可根據(jù)不同使用工況，選擇任意軸的組合，可實(shí)現(xiàn)單軸、2軸、3軸、4軸、5軸;2) 行程范圍： 450300300(可根據(jù)客戶需求定制)，3軸條件可滿足相同定位孔徑的幾種不

11、同車型的切換，5軸條件下可滿足不同定位孔徑的車型切換;3) 全伺服控制，可通過PLC或示教器控制及定位，重復(fù)定位精度控制在0.05mm;4) 高剛性設(shè)計(jì)，最大負(fù)載180Kg;5) 全密封式結(jié)構(gòu)，防塵效果好，所有驅(qū)動(dòng)部件均隱藏于機(jī)構(gòu)當(dāng)中，占用空間小。(除上述獨(dú)立式柔性定位單元外，明珞裝備白車身柔性總拼焊接系統(tǒng)也可以根據(jù)客戶要求開發(fā)或使用其他的柔性定位方式，圖8為明珞裝備為某日系整車客戶開發(fā)的一體式柔性定位單元)圖8 MINO一體式柔性定位單元4、車型切換子系統(tǒng)圖9 車型切換子系統(tǒng)示意圖多車型隨機(jī)生產(chǎn)方式下，車型切換子系統(tǒng)是由4個(gè)夾具切換小車和若干條軌道組成的封閉軌道系統(tǒng)構(gòu)成。其主要功能是根據(jù)不同

12、的車型進(jìn)行夾具切換，系統(tǒng)采用雙軌道切換設(shè)計(jì)，包括夾具切換輸送軌道和夾具返回軌道，當(dāng)需要切換車型時(shí)，本系統(tǒng)將當(dāng)前工作位的車型夾具切換到四面體存儲(chǔ)單元中，同時(shí)從另一個(gè)四面體存儲(chǔ)單元中將即將生產(chǎn)的車型夾具切換到當(dāng)前工作位。夾具切換完成后，系統(tǒng)可通過夾具返回軌道適時(shí)調(diào)整兩個(gè)存儲(chǔ)單元的夾具數(shù)量，保證每次切換時(shí)都能做到實(shí)時(shí)的切換，不占用生產(chǎn)時(shí)間(如圖9所示)。5、工裝存儲(chǔ)系統(tǒng)傳統(tǒng)柔性總拼系統(tǒng)工裝存儲(chǔ)方式均是采用平面陣列式布置存儲(chǔ)方式，這種方式優(yōu)點(diǎn)是結(jié)圖10 工裝存儲(chǔ)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，缺點(diǎn)是設(shè)備較多，占地面積比較大。針對(duì)這種情況，本系統(tǒng)采用的方式是立體式空間陣列存儲(chǔ)，這樣大大減小了工裝存儲(chǔ)的空間，尤其車型越多時(shí)，優(yōu)勢(shì)越明顯。本系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)是一個(gè)回轉(zhuǎn)半徑2000mm的大型四面體翻轉(zhuǎn)臺(tái)，該翻轉(zhuǎn)臺(tái)可承載15噸負(fù)載，共有4個(gè)存儲(chǔ)位，單邊存儲(chǔ)系統(tǒng)有2個(gè)翻轉(zhuǎn)臺(tái)，有8個(gè)存儲(chǔ)位，最多可存儲(chǔ)7種不同車型的夾具，通過該夾具存儲(chǔ)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多達(dá)7種不同平臺(tái)車型的柔性共線生產(chǎn)。具體結(jié)構(gòu)形式如