图1  往复杆输送

焊装工艺在汽车生产过程中起着非常重要的作用，本文主要针对如何对焊装工艺方案进行规划设计，以保证生产出品质合格的白车身，并降低生产成本做了详细说明。

随着汽车制造水平的不断提升，新车型的开发周期也随之缩短，焊装工艺合理的规划设计与生产效率、产品质量有着密切的关系，同时也对前期投资和生产成本起着决定性作用，如何规划方案是焊装工作的重中之重。焊装工艺方案设计主要包括：设计依据、总体方案、工艺布置、工装、设备、物流、人员、安全、环境因素及防护措施等。

图2  机器人抓取方式

设计依据

1.生产纲领

（1）焊装各线体要求有年生产台数和生产节拍，并充分考虑线体是否有产能提升的需要，特别是多车型共线生产的焊装线。如主焊线的总拼工位，应考虑侧围总成和顶盖总成是否在同一工位进行合拼，如考虑有产能提升，需将侧围总成和顶盖总成分成两个工位焊接，避免后期产能提升出现瓶颈问题。其他车身补焊工位是否也需要预留都应根据产品生产纲领进行规划。

（2）各大汽车主机厂一般为双班制，每班8h，每年工作250天，若需要提高产能可以将每班由8h工作制改为10h，或开三班工作制等，公司可根据自身条件做出相应调整来提升产能（生产节拍＝班制×工作时间×工作天数×设备可动率/产能，例如：10万辆的产能计算节拍＝2×8×3600×250×90%/100000＝129.6s/辆）。

图3  PICKUP输送

2.产品种类

产品种类根据车型不同一般可分为天窗版和非天窗版、左/右舵、两驱和四驱等。产品设计部门同时还应提供产品数模、产品明细、车身技术条件和RPS报告等相关支持性文件。

3.车型基本参数

车型基本参数主要包括白车身长、宽、高和重量，车门及后背门打开后的最大尺寸等，以便于焊装线的工艺设计。

图4  包边模加压力机形式

4.设备可动率

设备可动率一般为90%～95%，公司可根据以往生产经验自行设定。

整体工艺方案

1.焊装线应根据生产纲领、车型信息等进行规划

现代焊装线多数设计为多车型混线生产（如侧围线、车身下部总成线、主焊线和补焊线设计为多车型共线），此种线体具有占地面积小、投资少等优点，同时可以避免由于单车型销量不佳，导致线体停产所造成的浪费。各个分总成线体是否共线也要单独进行说明，特别是生产节拍要进行特殊说明。

图5  机器人辊边形式

2.对各总成部分的输送方式进行说明

主焊线主要使用滑橇输送、往复杆输送和随行工装方式自动输送等，各分线体主要使用往复杆输送(见图1)、机器人抓取方式（见图2）、PICKUP输送（见图3）和滚轮输送等。

3.从成本和空间角度考虑，说明门盖的包边形式

门盖包边主要有包边模加压力机（见图4）、机器人辊边（见图5）和Table Top等形式，使用比较广泛的为包边模加压力机形式和机器人辊边。包边形式的选择应主要根据产能和占地面积等方面进行综合考虑选择，综合多种车型的所有门盖进行安排布置。

4.对工装总数进行统计并分类

本着集中分布且就近线体、减少物流的原则进行排布，工装主要区域夹紧方式以气动为主，手动为辅；工装需要多方位打点操作的应设有旋转平台；工件较重的（大于10kg）、定位销较多的应设有举升机构，工位间输送可采用电/气葫芦或简易工装等。

图6  平面布置

5.对各总成上下件方式进行说明

哪部分总成采用人工上件，哪部分采用机器人抓具抓件的方式进行上件，对特殊上件的方式要进行特殊说明。较大分总成一般采用空中EMS自动输送（如侧围总成、机舱总成和地板总成），EMS能够实现不同车型小批量生产方式进行排产，切换不同车型均通过电气控制自动实现。

工艺布置及说明

焊装工艺布置主要体现在平面图中（见图6），平面布置图中应包含焊装车间内所有设备及工艺规划内容，能清楚表现出各个线体的工艺排布、输送方式、物流通道和线路、EMS输送路线和钣金件存放区等，并用不同的图列进行表示，如机器人焊接工位、人工焊接工位、螺柱焊工位和涂胶工位等。

随着软件的不断发展，现在的工厂规划逐渐趋向于使用软件制作数字化工厂，工艺布置及生产过程全部为三维设计、模拟仿真和管理，大大提升了制造工艺规划水平，缩短了开发周期，并有效降低了项目投资成本。

涉及到线体较大需要挖基础坑的部分，也需要对基础坑尺寸及技术条件详细说明。

图7  积放链式存储

工装夹具

工装夹具部分应对各个总成线体单独进行说明（如侧围线、地板线和主焊线等），对工位数、工位节距、上件数量以及各工位的夹具操作步骤进行简单说明，其中关键工位必须详细描述每一步输送、上件、定位、夹紧和焊接，同时在设计时分析节拍是否合理，是否需要预留提升节拍的空间等。例如侧围总拼工位，应详细描述此工位的总拼形式（目前侧围总拼应用较多的为机器人加侧围抓具形式，无论是生产单一车型还是多车型，机器人只需要通过切换抓手就可以实现不同车型的生产）、上件情况、打点数量和节拍，如果是柔性线体必须说明不同车型如何进行车型切换，以上所述必须在线体规划时考虑周全，避免后期造成车型切换或改造困难。

设备清单

焊装主要设备分为三大类：焊接设备（包括机器人、焊机、焊钳、CO2焊机、固定凸焊机、螺柱焊机和铜焊焊机等）、输送设备（包括滚床和滑橇、积放链、摩擦式输送机、EMS输送系统和升降机等）、工具类（包括打号机、涂胶泵、气扳机、铆枪和工位器具等）。

图8  摩擦式输送机

为了降低成本和提高设备使用率，工厂经常将一种设备用于多个工位，统计所有设备并列入设备清单，设备清单中要明确各种设备的数量、用途及其共用情况，必要时需说明设备型号或其他参数等，以方便成本核算和招标采购。
　　
物流

在整体工艺方案设计过程中，应充分考虑车间物流顺畅问题，这直接影响到车间工艺布置，此问题应与工艺布置在前期共同规划，将线体内的物流、冲压件库存区和PC区三大部分相结合，使车间内外物流通畅，从而降低生产成本。

冲压件库存区一般布置在焊装车间与冲压车间交接处，库存区两侧分别与焊装车间、冲压车间相通，冲压件由冲压车间用叉车直接送到库存区，然后再转运到各个线体。

PC区主要存放一些外协件，相对来说较小，普通的都用TP箱或专用工装存放，这些件一般都存放在线体附近，直接用电瓶小车输送到线体。

车门存放区一般按照就近原则，布置在车调线旁边，包边完成后用工位器具或物流电瓶小车将车门总成送到车调线两侧进行装配，还可使用车门输送线直接将不同车门输送到车调线各个工位进行安装，以减少地面物流输送和存储面积。

图9  滚床滑橇式

白车身存储区通常采用积放链、摩擦式输送机或滚床滑橇方式进行存储（见图7、图8和图9），将不同车型根据涂装涂色要求分道存储，存储数量应根据节拍要求和异常情况处理等进行规划，数量不宜过多，否则将造成库存的浪费。

主要物流通道宽度一般为5m，各个分总成线体旁通道设计为4m，分道物流通道较小一般设计为3m，车间内的参观通道一般是主要通道宽5m，可以让参观者看到基本的车身焊接过程。

人员

根据年生产纲领、节拍、工艺布局、工艺装备、设备、物流及其车间的实际生产情况，安排各线体的人员，本着低成本、低工作量进行布置。一般情况下一个小工装安排一个人员，当一个工装工作量小时可以进行作业组合；一个大工装安排两个人员，根据工作量情况适当增加人员。由于车型会全面换型、局部换型和年度改款等，考虑车间精益生产思想，操作人员应根据生产车型的数量不同而不同，随着车型的增加，人数相应增加。高自动化线体的人员一般较少，多数分总成由外协厂家进行焊接，主机厂只对各个分总成进行合拼焊接，这些工位大多全部采用机器人上件和焊接，车间内人员多数为车身调整、物流和保全。

随着生产线自动化水平的不断提升，电控保全人员应具备较高的自动化、机器人编程及修改程序知识；机械保全人员应具备工艺装备及设备的维护保养等知识；焊接操作人员应掌握工艺文件内容及日常设备维护能力，生产准备期间按计划应对不同工人进行专项培训。

安全、环境因素及防护措施

人员安全保护措施：配带好安全帽、防护眼镜和手套等劳保用品。设备安全保护措施：所有带电设备及其他危险设备均采用警告标示；所有机器人焊接工位均设防护栏；自动、半自动工装应有安全联锁装置和故障自动报警系统，人工上件区域应设安全光栅。车间标识：通道、设备和消防标识等明显，满足法规要求。CO2、O2和C2H2（乙炔）气瓶存储在车间外面，存储地放置灭火器。凡空中有吊具的地方均设安全网，特种焊接区域设隔离装置。车间设有风扇和采暖装置，以保证不同季节工人正常工作。

对烟尘的防护措施：车间设有屋顶排风（全室排风），以使车间空气可以流动，工人健康。车间照明：由于焊装厂房自然光照明度要求不低于200LX，必须加人工采光，故公用照明度要求不低于200LX，调整线装配工位不低于400LX，调整线、检具和AUDIT区不低于800LX。厂房内设置泡沫及干粉灭火器，厂内设消防栓，操作现场烟尘、照明和噪声需满足法规要求。
　　
结语

通过上述对焊装工艺方案设计的介绍可以看出，一个好的工艺方案设计不仅需要大量的规划设计经验，还需要与实际现场生产经验相结合，这样才能设计出一条高品质、高效率且低成本的焊装生产线。