發布日期：2022-04-26 點擊率：127
前縱梁總成是汽車車身中重要的機構件之一，其對焊接質量的要求很高。前縱梁總成焊接質量的好壞直接影響到汽車的安全。
前縱梁總成（圖 1）主要由前縱梁外板、前縱梁內板、前縱梁后段及各種加強件等組成。總長 2000 mm 左右， 焊點有 200 ～ 300 個。前縱梁零件主要由鍍鋅板沖壓成型，還有一些零件采用熱成型工藝沖壓成型。
圖 1 前縱梁工件
一、前縱梁生產線規劃
1.前縱梁焊接流程規劃
我們根據生產節拍、焊接干涉和上件順序等，對產品結構樹進行重新規劃。初步確定工位個數并形成焊接流程。
2.前縱梁生產線節拍的計算
一般生產節拍可按下面公式計算：
T ＝全年工作日× 每日班次× 每班工時×K 1/ 年產量
上式中，T 代表生產節拍 ；K1 為設備利用率，一般取 0.8 ～ 0.9（根據客戶的實際要求）
3.前縱梁工位規劃及工位節拍
工位是構成生產線的基本單元，工位節拍必須小于或等于生產線節拍。工位節拍是從焊接零部件上件開始到完成本工位全部操作，并將工件取出的整個過程的時間，同時應考慮設備利用率。在工藝規劃時，應使所有工位的工位節拍盡可能相等并接近生產節拍。根據初步確定的工位個數，把需要在同一工位焊接的工件放在一起。
4.縱梁生產線工位焊點的分配
根據每個工位分配的工件、節拍和焊接干涉情況，確定每個工位焊接的焊點位置和個數。初步形成工位的焊點分布圖。
5.焊鉗的初步選型
焊點分配工作完成后，即可進行焊鉗選型，根據焊點分布圖確定焊鉗的最小數量，根據工件的形狀及尺寸確定焊鉗的形式（X 型、C 型）及喉深、喉寬和行程等。
圖 2 前縱梁人工生產線布局
二、前縱梁焊接生產線的布局
1.人工前縱梁生產線布局
根據生產線的自動化程度進行布置， 自動化率低的是人工操作的焊接生產線（圖 2）。所有的操作都是由人工完成，焊點的位置一致性不高，焊接質量無法得到很好的保證。此類生產線的優點是設備投入少、設備維護維修簡單等，其缺點是人工成本高、人工的勞動強度高、焊接質量不穩定。
2.機器人焊接生產線布局
相比較而言，前縱梁機器人焊接生產線（圖 3）的自動化率較高。焊接工作全部是由機器人完成，機器人焊接時對于每個焊點的焊鉗參數是恒定的，保證了焊接質量的穩定，可以有效保障產品的質量。人工只負責上下工件，人工的勞動強度得以大幅降低，但是操作人數并沒有明顯減少，設備投入較大。
3.機器人焊接工作島布局
機器人焊接島布置見圖 4，其自動化率高，設備一次性投入大。人工只是完成小件的上件工作，人工的勞動強度大幅下降，操作人數明顯減少。工件的搬運和焊接都是由機器人完成的，對機器人仿真工作要求較高。
圖 3 前縱梁機器人生產線布局
圖 4 機器人焊接島布局
圖 5 前縱梁機器人點焊
三、節拍預測
生產線節拍預測在前期仿真中非常重要，以下是工作中總結的前縱梁點焊（圖 5） 相關節拍預測公式：
1.點焊補焊工位節拍：
補焊工位特點 ：夾具定位壓緊簡單， 焊鉗進出容易2秒按伺服焊鉗考慮，如果為氣動焊鉗，2 秒可增加到 3 秒 ；為機器人從原點位置達到焊接位置的時間 ；為機器人從焊接位置回到原點的時間
2.點焊點固工位：
點固工位特點 ：夾具定位壓緊復雜， 焊鉗進出困難。
3秒按伺服焊鉗考慮，如果為氣動焊鉗，3 秒可增加到 4 秒 ；為機器人從原點位置達到焊接位置的時間 ；為機器人從焊接位置回到原點的時間
3.搬運和固定點焊（圖 6）工位：
2.5 秒按伺服焊鉗考慮，如果為氣動焊鉗，2.5 秒可增加到 3.5 秒 ；大型工件如地板、頂蓋、側圍和發動機蓋等，取件時間為 9 秒，小型工件為 6 秒 ；大型工件如地板、頂蓋、側圍和發動機蓋等，放件時間為 9 秒，小型工件為 6 秒
4.螺柱焊工位：
不同類型螺柱，焊接時間不同，3.5 秒為經驗值 ；為機器人從原點位置達到焊接位置的時間 ；為機器人從焊接位置回到原點的時間
機器人如果抓工件去螺柱焊，取放各考慮 6 ～ 9 秒的時間。
四、仿真驗證
對于人工焊鉗的生產線需要對夾具進行靜態仿真，避免干涉。對于使用機器人焊接的生產線需要進行機器人仿真。傳統的二維層面的工藝規劃存在一定的弊端， 不能真實地反映空間中各個設備之間的實際情況。
三維數字化工藝布局、工藝設計是解決這些問題的最有效途徑。通過MotoSimEG 和Tecnomatix 等軟件對上述規劃結果進行三維工藝仿真驗證，包括焊點可達性驗證、焊鉗型號和夾具干涉等。通過數字化模擬仿真來驗證工藝規劃的合理性、消除干涉、優化工藝布局并最終輸出驗證報告。
