车身焊装制造技术经历了20世纪50、60年代的手工焊装阶段;70年代的刚性焊装生产阶段;80,90年代开始在一条生产线上完成若干车型的柔性化焊装生产;进入21世纪后,更先进的焊装制造技术已经可以实现车型识别、焊接、输送等全自动无人操作,实现了完全意义上的柔性化生产。随着汽车制造业的不断发展,作为其重要工艺手段之一的焊接技术的发展方向显得非常重要,焊接技术已经从传统的热加工工艺发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科,而且随着相关学科技术的发展和进步,不断有新的知识融合在焊接之中。
1 焊装生产线
目前,国内焊装业的实际情况是,重庆长安厂滑撬焊装线由意大利Caumo公司设计制造;上海大众三厂滑橇输送焊装线由杜耳、库卡、德国大众设计制造;一汽-大众汽车有限公司A4机动辊道滑撬运输线由意大利caumo公司设计制造;另外,哈飞、沈阳金杯的焊装线也都各具特色。更先进的焊装线取消了传统意义上“线”的概念,如奔驰载货车采用无人驾驶装焊台车,按计算机程序进入预定的焊接区完成制件的输送、焊接。
为满足用户对汽车产品的多样化需求,世界各汽车生产厂纷纷把原来的单一品种的大批量生产转为多品种生产,柔性焊接系统(FWS)正是顺应这种需要产生的,能以最短的周期、最经济的投入、最大的发展空间获得系列产品的产出,更能为以后的发展改造预留空间。
柔性化焊装系统将广泛采用点焊机器人、弧焊机器人、涂胶机器人、搬运机器人,按计算机程序完成参数控制、车型变换、制件输送,其中自动焊机等大量采用进口设备,关键焊接夹具采用进口设备。
车身柔性制造的几种方式如下。
a.以焊接夹具的移动实现产品变换。这种柔性制造技术的实施,取决于产品本身的柔性化特征,特别适合仅在一个方向变化的车型,因为车身结构的类似,许多位置的产品截面数据相同或相近,便于定位火紧部件和焊钳的设计。在这种柔性制造技术中,焊接夹具是没汁的核心,要选择冲压件尺寸稳定、形状规则、回弹小的地方,并尽可能采用孔定位,确保总成的形状和尺寸精度符合产品技术条件。
b.以足够多的装配线工位实现多品种生产。东风汽车有限公司车身厂引进的KUKA柔性焊装线,用3个专用工位、12个通用工位、3个备用工位,共计18个工位的总装线,完成宽窄2个系列、3种车型6辆的任意比例混流生产。这种柔性制造技术适应产品变化的能力更强,分别独立的定位夹具使定位更加专一稳定,对焊装线的要求更加严格,循环时间对装焊线的生产节拍有很大的影响。东风平头车12工位的往复式焊装线,完成1个循环的时间仅用19s。
c.借用原来生产线上的定位装置并增加专用定位实现混流生产。这种方案最适合旧线改造,保证原工艺流程不变,通过借用原生产线上的定位夹紧装置和焊接设备、增加专用定位部件,减少工位改造项目和设备投资费用。北京汽车摩托车联合制造公司在单排座载货车基础上开发的双排座客货两用载货车就是用这种方法实现的,改造周期和费用大大降低。
d.通过焊接设备的自动变化完成柔性制造技术。奔驰驾驶室柔性制造技术采用的是将固定式焊接夹具置于磁力活动小车上,通过地面上的磁力轨道将每种车型专用的焊接夹具送到焊接操作间,自动焊接装置按预先设置的程序识别车型并完成焊接,实现不同长度、宽度、高度车型的全面柔性化生产。目前国内尚无先例。
与柔性焊接系统相配套,采用大型机械化运输装置完成总成上料、运输及总成下线等。
2 焊接新技术的应用
手工焊接受人为因素直接影响产品质量的稳定性。目前,先进的焊装制造技术已广泛采用各类机器人进行焊接、涂胶和搬运,焊接自动化已成为焊装工艺发展的主流趋势。重庆长安厂焊装线的主焊线为无人操作的全自动生产线;上海大众三厂焊装车间拥有各类机器人61台;一汽大众捷达线各类机器人67台;一汽大众A4主焊线上有悬挂点焊机13台、KUKA焊接机器人10台,人工与自动焊接的比例达到1.3:1,同时还有螺柱焊机器人、涂胶机器人等。未来我国焊接产业的新技术可以概括为高效、自动化、智能、节能、环保,这也将在车身制造业中得到充分体现。