掌握焊接生产线柔性与经济性的最佳平衡点，可让生产线的性价比最好。在进行生产线规划时，不能盲目追求技术的先进性，需要综合考虑产品特性、节拍要求、项目预算、厂房限制、质量目标、物流方向及安全等诸多因素。

目前，国内高柔性化焊装线可在欧美系、日系和韩系合资品牌汽车公司见到，出于对设备、场地及人员成本等因素的考虑，国内自主品牌汽车公司的汽车焊装生产线也逐渐步入到多车型、柔性化的行列中。焊接生产线相对于涂装线和总装线来说刚性强，多品种车型的通过性差，每更新换代一种车型，均需要更新占用车间大份额投资的大量专用设备。因此，焊装生产线的混流柔性技术引起国内外汽车制造业的广泛重视。主焊线是焊装车间中最主要的生产线，下面我们从产品的平台化、设备的柔性化、主线的工艺规划以及柔性总拼焊接系统几个方面对焊装车间车身主线的规划进行阐述。

产品平台化

汽车平台化模块化开发在国外已经发展成熟。同一技术平台的系列产品，在保证产品性能及外观要求的前提下，零部件要尽可能地通用化、标准化，以减少零部件在开发和生产工装方面的投入。对于车身而言，如果其车身下部和其他部位有许多通用的焊接总成，在生产线的设计和制造方面容易实现多品种混流，具有节省投资、面积和人力等许多优点，还可以降低新车型投资时昂贵的冲压模具费用和整车开发费用。

车身模块化（见图1）的发展给整车开发、应用、物流、装配及设备投资等方面也带来了很好的效果，目前国内自主品牌也很关注车身模块化的研究和应用。

车身平台化的开发四原则为：车身主结构模块化；纵梁系统一致性；定位系统一致性；尺寸工程一致性。对于车身制造而言，对车身平台化的主要要求在于地板结构及定位系统的平台化，即不同车型的地板结构和定位系统尽量保持一致，有利于简化地板定位夹具及输送系统。

平台化应引起国内汽车厂的高度重视，应尽量在原有汽车平台上开发系列车型，用最少的投入获得最大的收益。汽车产品的平台化是少投入、多产出并降低成本的最好途径，是最根本的柔性技术。目前汽车企业平台化做得比较好的有日产、福特和通用等。举例来说，东风日产花都二工厂一条车身主线能生产8种车型，其地板的定位系统只在X方向上存在差异；福特南京工厂一条车身主线能生产包括福特和马自达品牌的6种车型。

焊接设备的柔性化

车身焊接生产线中焊接设备相关的投资在总投资中占很大比例，因此焊接设备柔性化是非常值得考虑和研究的。

目前，设备柔性化在整车厂的应用相当多，例如丰田多车型焊接主线、本田焊接主线、日产全球标准主线以及SGM多车型共用补焊线等欧美企业，其中日产全球标准焊接生产线，可实现8车型共用，机器人、焊钳等设备得到了最大程度地利用，进而实现了设备备件标准化、设置标准化以及焊接设备共用柔性化。

在共用生产线上生产多车型时，除了前期同步工程分析、布局分析之外，对现有设备与新增车型的共用性的考虑也尤为重要。从场地、设备、人员和资金方面考虑，越来越多的柔性化生产已从早期的车型开发柔性化发展到设备柔性化技术，甚至柔性化标准线，在设备柔性化方面为企业在设备管理、库存管理、备件管理以及设备差异管理等方面带来了综合性的效益。例如，日产NSL全球标杆线，实现了全球线体设计、设置标准化和统一化。

主线的工艺规划

规划新的焊装车间一定要考虑将来可能生产的平台及车型。如果前期规划时明确了产品平台及车型，就为焊装车间柔性线和混流生产提供了前提，在夹具、焊接设备、输送设备及共用动力系统等方面预留柔性线的接口。一次规划、分期实施，少投入、早产出，减少企业投资风险，从宏观上讲也是一种柔性技术。将生产纲领分成几个阶段来实现，比如，整体规划45万产能，一期20万产能，二期25万产能。根据每个阶段的生产能力来布置焊装生产线，配置设备和预留面积，使整个焊装线体物流合理、成本降低。

如果车型导入不是一次性规划，到后续车型导入时，要从工装和焊接设备方面考虑，将现有工装和焊接设备的数据及对后续车身结构的工艺要求反馈给车身设计人员。通过改变产品结构，使不同车身的主定位点（MCP）共用化，以简化工装夹具的结构，更加便于实现车身的柔性化生产。

1. 车身主线布局形式的选择

主线的线体布局一般分为直线形、L形、回字形和S形。具体线型的选择要综合考虑主线在整个厂房所占区域面积、厂房钢结构形式及标高、车间物流路线及未来各车型分拼线的搭配等因素。

2. 主线工位数量的选择

主线的工位包括上件、定位焊、补焊、激光焊、涂胶/弧焊/螺柱焊、轮罩包边、检查、在线检测、缓冲、预留、临时上/下线以及下线工位等。其中，上件工位数的设置需考虑到后续新增车型的产品结构及上件数量和方式。焊接工位数的设置需考虑每个车型的焊点数量及分布，综合每个工位的焊接能力、自动化程度等进行选择。做到一次规划分次实施，避免后续增加车型时改造量很大。

3.主线输送系统的选择

车身主线应用较多的输送方式有往复杆输送、滑撬输送、GEO PALLET输送（见图2）及伺服摩擦式输送。选择哪种输送形式可综合JPH、主线布局形式、工位数及项目投入等因素考虑。一般30JPH左右，可选择滑撬或者往复杆；40JPH左右，可选择滑橇或GEO PALLET；60JPH选择GEO PALLET；对于直线形布局选择往复杆、滑撬或GEO PALLET均可，对于非直线形布局可选择滑橇或GEO PALLET。

4. 主线工位间距的选择

工位间距的选择需结合输送设备的形式及车身长度。如果选择Shuttle往复输送设备，工位间距是相同的，只需要考虑所有车型中最长的车身长度。如果选用滚床输送，工位间距可根据车身长度及工艺需要来灵活设置，工位距离长的可使用加长滚床或者在常规滚床中间设置过渡滚床。

5. 大总成到主线输送方式

前/后地板、发动机舱、门槛板、侧围及顶盖等大总成到主线的输送方式中，常用输送方式有人工推动总成料架、自动往复式输送设备、AGV小车、EMS自行小车、积放式Buffer及机器人抓取搬运等。对于前后地板、发动机舱一般采用可移动式总成料架运送、积放式Buffer和AGV小车等方式；对于顶盖总成，一般采用可移动式总成料架运送、积放式Buffer等方式；对于侧围总成，一般采用EMS自行小车方式。

具体采用哪种方式需考虑工件的结构及输送定位特点、总成在主线的上件方式以及输送距离等因素。

6. 地板总成的定位方式选择

要实现不同车身共线生产，首先需要保证不同车身下部总成的定位需求。当各车型地板定位差异不大时，可以采用机械切换的方式。根据每个车型定位孔的相对位置不同，通过切换夹具定位机构来实现。实现夹具定位机构切换有多种方法，例如可以针对不同车身的定位孔设计多组定位机构，当一组定位机构升起进行定位时，另几组定位机构下降进行避让；也可以针对不同车身定位孔（孔径相同）设计一组定位机构，通过切换其位置来实现不同车型的定位。

当各车型地板定位孔差异较大时，可以引进数控定位技术（NC locator）。这种数控定位单元有3个平移自由度，以伺服电动机作为驱动机构，通过控制系统程序控制其运动轨迹，其控制原理类似于工业机器人，定位精度可达0.1mm，足以满足车身定位要求。这种切换方式从理论上讲可以实现无数种车身下部总成的定位，但前提是各车型的孔位差异在NC轴的活动范围以内且定位孔孔径相同，数控定位技术的应用如图3所示。然而，NC locator系统成本较高，一般建议当各车型地板定位差异较大时，应用于地板及车身的定位焊工位，也有公司在整条主线上应用。

总拼焊接系统的柔性化

车身主焊线能否混线主要取决于总拼夹具，各大焊装线集成商经过多年不断努力，均已经形成各自典型的总拼形式。每种总拼形式各有优缺点，选择时需根据项目投资预算、工艺及质量要求等综合考虑。以下总拼形式只限在高节拍、随机混线生产条件下应用。

1. OPEN GATE总拼形式

OPEN GATE总拼只需在一个总拼工位就可以实现夹具和车型的切换，其特点是车型可以单独调试，不影响车型正常生产；车身焊接稳定性较好，对钣金件精度要求相对较低；技术成熟度较高，后续车型增加方便；占地空间大；一次投入费用高。

OPEN GATE总拼形式以柯马和库卡最为常见。柯马的OPEN GATE总拼形式，各个不同车型的总拼夹具分别放置在滑轨上，各滑轨之间连通，通过将不同车型的侧围总拼夹具移动至合拼工位，来实现夹具及车型的切换。工位机器人只参与焊接，不参与定位。

柯马形式一（见图4）：每次侧围夹具的转换时间为15s，可以生产6种车型，占地面积为30m×15m。夹具A从焊接工位移动到旋转轨道上，旋转轨道旋转与停车轨道对接，夹具A移动到停车轨道存放，等待下次车型转换。同时，夹具C沿着轨道进入焊接工位，通过横向移动与夹具的固定部分锁紧，达到适应新车型的状态。

柯马形式二（见图5）：每次侧围夹具的转换时间为15s，可以生产8种车型，占地面积为30m×18m。

海南马自达的OPEN GATE形式和柯马类似，但Gate夹具从主工位的中间而不是两侧进行切换，优点是缩短了工位长度，缺点是损失了机器人布局空间及车身下部焊点的焊接能力。

库卡的OPEN GATE总拼形式线体两侧共有4个旋转装置，每个装置上放置3种侧围抓具，可生产6种车型，占地面积为22m×20m（见图6）。

2. 四面体总拼形式

四面体总拼形式如图7所示，通过可水平旋转的滚筒转动来实现侧围夹具的更换，滚筒四面可以安装4 套侧围夹具，可适应最多4 种车型的切换。滚筒四面体的缺点是占地宽度较大，且四面体限制了焊接机器人的布局，只能在两侧布置4台机器人焊接车身上部的焊点，需要地坑工程布置小型机器人在四面体下部以焊接车身下部的焊点。

3. Robot gripper总拼形式

（1）Robot gripper形式一——Robot gate（见图8），其通过机器人搬运抓手夹具，然后抓手夹具对车身进行定位。左、右侧部抓手和后部抓手之间相连接，成为一个整体框架。机器人通过抓取不同的抓手来实现对不同车型的成形，从而实现多种车型的柔性化生产。整个总拼由3个工位组成，生产线长20m，宽15m。其中，主工位长8m，宽15m。受工位面积的限制，此形式适用于3种及以下车型，且顶盖不属于此工位焊接的情况。

（2）Robot gripper形式二——Body flexor（见图9），它与Robot gate形式类似，也是通过机器人搬运抓手夹具，实现对车身的定位。其不同之处在于其侧部抓手结构形式，其左、右侧部抓手分为前后两个独立部分，这对于同一车型的两厢、三厢车转变及车身长度较长的车型更具灵活性。每个车型侧围由4个专用抓手夹具定位，由机器人抓取4个侧围定位抓手包络住整个车身。4个抓手安装在两侧的底座上，4个抓手之间也相互锁紧，以保证重复定位精度。左右各布置4台机器人，前后龙门架各布置1台机器人焊接顶盖横梁的焊点。当顶盖在总拼工位焊接时，需布置二层钢结构以布置更多机器人完成上部焊点的焊接。

结语

焊接生产线适应的车型品种越多，柔性越好；而工装设备越复杂，价格越高，经济性不好。柔性与经济性之间存在一个最佳平衡点，此时生产线的性价比最好。作为一个好的焊装工艺规划者，不能盲目追求技术的先进性，需要综合产品特性、节拍要求、项目预算、厂房限制、质量目标、物流方向及安全等因素，同时也要与产品研发、同步工程和尺寸工程等部门进行充分沟通，选择一个最合适、性价比最高的柔性焊装线规划方案。