《智能化高精度绿色车架焊接线的开发及应用》

一、立项背景及意义:

皮卡车架尺寸较大,长约5米宽约1.4米,通常选用2至3.2mm的高强钢板冲压成型,然后焊接成分总成,最后焊接成车架总成,工艺流程复杂,工序繁多,以其中一款车型为例,车架零部件焊接方法通常采用气体保护焊焊接,焊缝累计较长(50多米),且焊缝不对称,焊后极易变形,车架精度难控制。

为解决以上问题,该项目基于生产日产高端皮卡车,自主开发了一条智能化、高精度、节能环保的柔性车架焊接线,工艺生产水平国内领先,国际先进。

①提升车架总成、纵梁总成等产品的一致性和稳定性,提高自动化装备水平,降低劳动强度,提高生产效率,降低制造成本;②开发焊接反变形智能装置,提升纵梁总成及车架总成的焊接变形管控水平,提升车架总成精度。③提高纵梁焊接自动化率、搬运自动化率,减少工序,降低人工作业强度,提升单位厂房面积上的生产率;④改变车架总成的输送方式,采用自动搬运吊具,采用弧焊机器人作业,减少人工作业,提升生产效率;⑤开发车间整体除尘系统以及冷风输送系统,改善作业环境,提升员工工作舒适度。

基于以上,在人工成本不断增加及市场竟争日益激烈的环境下,各大整车厂商为提高市场份额,通过各种措施来提高产品质量,降低制造成本,该项目研究,对于整车生产企业降低制造费用,降低劳动强度、改善作业环境,提升产品品质具有广泛的推广意义和社会价值。

二、项目内容:

基于NISSAN高端皮卡纳瓦拉平台,该公司自主开发了一条智能化、高精度、绿色环保的柔性车架焊接线,为对应车架品质的高要求,采用了先进的生产工艺,开发了先进的焊接装备,并得到成功的应用。

①较高的焊接及输送自动化率,稳定的车架总成精度;项目共投入47台弧焊机器人,9条自动输送机构,专用工装30余套,实现了前后纵梁总成的全自动焊接及输送,焊缝尺寸稳定,焊接变形量波动小,车架总成精度稳定,量产后车架总成的重要管控点的合格率平均在97%,处于行业领先水平。

②线体智能柔性满足多车型混流生产;车架线包含车架主线体和纵梁总成焊接工作站两大部分;其中包含补焊工装通过机械部分切换,实现多车型的可靠定位。线体集成了PLC电控系统、柔性专用夹具、空中柔性输送机构及焊接机器人系统,通过位置传感器及PLC程序信号传递实现了多车型混流生产,智能切换,自动输送,实现了6种车架混流生产。基于该技术车架总成精度从传统管控规格±3mm提升至±1.5mm,重要管控点合格率平均在97%;而且取消了车架总成焊后校型和冲孔设备,节约投资700万以上。

③高精度的车架总成输送吊具;车架线采用机器人焊接时需要高精度的输送吊具,以确保车架到位的精度,实现自动化智能化的生产。项目开发了一种车架总成空中输送吊具,可以在焊接完成之后,自动输送多个车架,且输送速度高,过程安全可靠。

④绿色环保节能;为了达到环保要求,开发了整个车间的焊接烟尘处理系统,焊接烟尘得到了有效的处理。焊接工作站及主线均采用封闭式结构,对焊接烟尘进行收集,然后集中处理,工位配备了冷风系统,夏天制冷效良好,节能效果明显。同时,避免液压系统漏油带来的环境污染,项目开发了一种带有自锁功能的气动强力夹持机构,其通过机械增力机构,可以实现较小的气缸输入力实现巨大的夹紧力,且夹紧后机械锁死,即便断气也无法打开,从而能够可靠的夹紧工件。

三、知识产权:

该项目获得2项发明专利,8项实用新型专利,发表3篇论文。

四、经济效益和社会效益:

经济效益:土地投资节约409万元;厂房投资节约109万元;生产直接经济效益:3.41亿元。社会效益:项目的实施使焊接烟尘得到有效治理,员工劳动强度显著降低。

成果说明

该项目产生的一系列先进焊接专利,具有良好的推广价值,从2016年开始在合作厂家进行了推广,取得了良好的收益。湖北铭阳智能装备有限公司、十堰科威机电装备股份有限公司、林肯电气(上海)管理有限公司采用了我司反变形技术专利进行汽车零部件的生产,分别取得了1000万以上的经济效益。

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