汽车自动化生产流程.ppt

汽车自动化生产流程 automobile 在汽车工业的初期 装配一部汽车需要一天的时间 如今 丰田的自动化生产线一天能装配1000台汽车 生产效率的飞跃 归功于自动化的生产 1885年 世界上第一辆三轮车诞生1894年 最早的量产汽车奔驰velo诞生 汽车生产主要包括 冲压 焊接 涂装和动力总成四部分 这是国内一汽车生产厂的流水线 从图中可以看出 自动化水平是相当高的 几乎看不到几个工人 都是由运输带和机器臂完成各种工作 冲压 冲压 即利用冲床将钢板压成车的外壳 冲压是所有工序的第一步 这是汽车制造中非常重要的步骤 据统计 汽车上有60 70 的零件是用冲压工艺生产出来的 因此 冲压技术对汽车的产品质量 生产效率和生产成本都有重要的影响 冲压概括起来分两大类 成形工序和分离工序四个基本工序 一 冲裁 使板料实现分离的冲压工序 包括冲孔 落料 修边 剖切等 二 弯曲 将板料沿弯曲线成一定的角度和形状的冲压工序 三 拉深 将平面板料变成各种开口空心零件 或把空心件的形状 尺寸作进一步改变的冲压工序 四 局部成形 用各种不同性质的局部变形来改变毛坯或冲压成形工序 包括翻边 胀形 校平和整形工序等 冲压生产工艺流程 卷料入库 开卷 落料 成型 修边冲孔 翻边 整形 检验 装箱入库 返工 一 开卷 所谓开卷就是将送到工厂中的钢板卷还原成钢板 同时对钢材进行表面的清洗并进行初步的粗裁剪 每卷钢材重14吨 钢板厚度根据车身不同位置需求从0 7mm到2 4mm 来自日本富士重工的开卷机 开卷工艺是全封闭操作的 清洗和还原以及粗裁都是在开卷机内部进行的 一粒灰尘都会导致昂贵的废品 钢材为什么要清洗 在钢板出厂前 往往会涂有防锈油 同时运输期间外界的污染物物也会附着在钢板上 这些杂质的存在会导致车辆在喷涂和焊接上导致喷漆不均和焊点不牢 因此在冲压钢板之前需要清洗掉它们 同时清洗钢板必须使用专用的洗涤溶剂 不可用酸性或者碱性溶剂 因为酸性或碱性会给车用钢板造成损伤 影响车身的质量造成钢板腐蚀 开卷工艺的生产频率可达60片 分钟 而粗剪的精度也可达到0 1mm 与一根头发丝的粗细相当 粗剪后的钢板 二 冲压流水线 冲压流水线所要经历的就是比较重要的五个工艺 拉延 将粗剪后的钢板压成需要的基本形状修边 去除零件周围的余料和溢料冲孔 按照生产需求对零件进行打孔整形 将冲压后零件进行修正翻边 按照需求将部分零件周边材料形成一定角度的直壁或凸缘虽说是五个工艺 不过以上这些工艺步骤在每个零件生产的时候并不都会用上 且也不是按照单一的顺序进行操作 也就是说在流程上 可能是先拉延再冲孔后整形 也可能是先拉延再整形后冲孔 具体的工艺顺序要根据零件需求而决定 米勒万家顿 德国进口 一汽大众的冲压车间 所有的冲压过程都依靠自动化的设备在这个大箱子内封闭完成 工人只需在成型的产品从箱子出来后进行检测和装箱即可 封闭式冲压的好处是显而易见的 一方面 电脑程序的设定保证了冲压的精度 而且解放了工人的劳动力 另一方面 封闭式冲压能够确保料件在一尘不染的环境下成型 成品质量大大提高 国内的冲压车间 济南二机床 它的工作方式是 箱体前端左右两侧各有一扇门 工人负责将需要冲压的钢板固定在箱体外侧的 抓手 上 左右两扇门轮流开启 将钢板抓进去 电脑会自动辨识与该料件匹配的冲压程序 ABBIRB6600机器人冲压车间由自动化程度很高的冲压机床和机器人操作 而人在这个车间仅是配角 冲压完成的车门板被输送带传输出来 料件通过皮带被送入清洁机进行清洗 洗好澡后 还要在下一步被全身擦净 然后才能到达模具设备里 经过拉延 修边 冲孔 翻边 整形等6台压机累计6000 8100吨级的冲压 修边工艺冲孔工艺 整形工艺 冲压生产线上全部是机器人进行操作 效率最高可到每分钟冲压10片 对生产部件的精度要求是非常高的 所以对检验这一步要求很高 就这样 一块块车门板就被冲压完成 清晰看出 一件零部件如何从一块钢板变成预期理想形状的车版外壳 汽车车身焊装工程 汽车车身焊装 AutomobileBodyWeldingAssembly 工程是汽车整车制造中的重要工程之一 汽车车身 特别是轿车车身制造一直是高新技术应用相对集中的场合 其主要特征是 由大量焊接机器人 WeldingRobots 和计算机控制的自动化焊装设备构成汽车车身焊装生产线 WeldingAssemblyLines 焊装线 焊接机器人 汽车车身结构 包括底板 PLATFORM 侧围 车门 Doors 等部装件 BodyParts 及白车身 BodyInWhite 总成 Assembly 见图1 车架 Flame 等 见图2 是指对各个部装件及白车身总成 进行以焊接工艺为主 并采用现代自动化焊接装备进行焊接 拼装 其中 电阻点焊工艺 CO电弧弧焊工艺是主要工艺方法 还辅以TIG焊 MIG焊 MAG焊等电弧焊工艺以及包括现代开发的激光焊接与切割工艺等 汽车车身焊装 所采用的现代自动化焊接装备 主要是指完成电阻点焊 CO电弧焊的工业机器人 见图 即点焊机器人 SpotWeldingRobots 与CO弧焊机器人 COGasSheldedArcWeldingRobots 下面的图片中 见图4 5 6 7 是车身的底板部装件 侧围部装件 车门部装件以及白车身总成的焊接机器人焊接 据统计 每辆汽车车身 车身总成及车身部装件 大约有3000 4000个电阻点焊焊点和3m以上的断续焊缝 在汽车车身焊装工艺中 点焊机器人处主导 CO弧焊机器人处辅助地位 而焊接机器人的应用则加速实现了车身制造的柔性化 Flexibility 产量化与自动化的进程 车身制造厂要达20万辆以上的年产量 几乎都须采用机器人焊装线 这不仅是车身整车及零部件生产率要求 更源于机器人焊装生产线具有柔性 适应了市场对轿车车身改型生产的需求 同时 焊接质量得到保证 见图8 高新科技成果中的新工艺 新材料 都是首先在汽车制造业中被积极试用 一见成效迅速推广 诸如 激光熔焊 激光钎焊 激光切割 激光表面改性等激光热加工工艺已在汽车车身焊装和汽车零部件制造中成功应用 相应的机器人化的自动化装备亦随之大量跟进开发应用 而铝合金材料 敷层钢板 主要为镀锌 镀铅板 及细晶粒高强度钢板已经进入技术成熟的推广应用阶段 见图9 AUDIA8 AUDIA2是铝合金车身 AUDI BMW都已将TIG MAG YAG激光等机器人焊接技术 见图10 得到成功应用 由于铝合金车身的焊接变形远大于钢材 因此 采用三座标测量与激光在线测量 见图11 汽车车身焊装线的构成类型常见的类型有 悬挂式点焊机 固定式多点焊机类型 在这种类型的车身厂焊装线上 80 的点焊机为悬挂式点焊机 见图12 13 其次 有几台套固定式多点焊机 见图11 并辅以若干台固定座式单点焊机 见图17 采用传统的悬挂式单点焊机 固定式多点焊机的车身焊装线的主要优是成线投资少 因此多为大厂建厂初期或一般小厂采用 其最大缺点是车身焊装基本是人工作业 劳动强度大 质量受人为因素的干扰 固定式多点焊机的优点是生产效率高 焊接变形小 其缺点是不能适应于多种车型的生产 即非 柔性 的 只能用于一种车型车身的制造 见图14 15 16 因为对固定焊装线来说 一旦车身外型要改变 焊装线上的所有点焊工位都须从电极加压系统 气动系统多点焊机使用的液压系统 焊接变压器的二次供电系统 包括焊接变压器的二次侧电缆线焊接变压器的二次侧焊接电流与电压及其它焊接参数的测量系统 所有电极 焊接变压器内部 焊接主电路中的大功率晶闸管等的冷却系统及控制系统 控制箱 须全盘变动 这实上是很困难的 悬挂式点焊机 局部点焊机器人类型 在这种类型的车身厂焊装线上 大部分的点焊机仍为悬挂式点焊机 见图16 只在关键的某些工位 例如车身总成合 上采用了点焊机器人 这样做的目的是想充分利用人力资源 节省一次投资 由于适合国内人力资源丰富的国情 这种型式被很多国内汽车车身厂采用 全点焊机器人类型 整个车间全部由点焊机器人 弧焊机器人 还有专门负责上下物料的搬运机器人 以及各种传送链 自动焊装夹具组合成无人 全自动车身车间 实现了车身装焊的全线 柔性化 见图18 生产方式则为多品种 大批量混流生产 完全适应了现代大规模 多品种 大批量的生产方式 降低了成本 可有力地支撑本公司生产的汽车参与市场竞争 涂装 涂装工艺是轿车生产的特殊工艺 其规划水平的高低直接影响轿车产品的外观质量 整车寿命 及顾客对产品的购买欲望 由于轿车涂装工艺比较复杂 生产流程长 设备制造要求高 工序采用6台现代重工HR 015机器人自动喷涂车身底盘PVC胶 该机器人通过摄像头进行车身定位 并通过差值计算使机器人与车身进行无干涉精确喷涂 复杂的底盘焊缝胶使用机器人喷涂 减少人工劳动强度的同时提高了涂胶质量 机器人通过摄像头进行车身定位 并通过差值计算使机器人与车身进行无干涉精确喷涂 底涂密封胶 采用6台现代重工HR 015机器人自动喷涂车身底盘PVC胶 复杂的底盘焊缝胶使用机器人喷涂 减少人工劳动强度的同时提高了涂胶质量 该工序采用两台ABB机器人应用3DSENSOR对车身定位 并喷涂防石击涂料 该涂料应用于车身底盘 涂料烘烤固化后具有吸音 减震 防沙石冲击和防腐蚀等作用 该工序采用两台ABB机器人应用3DSENSOR对车身定位 并喷涂防石击涂料 RPP RockProtectPaint 二工厂涂装车间的中涂 上涂喷漆线均采用了环保的水溶性涂料 水溶性油漆以纯水为载体 相对于传统的溶剂性油漆而言 由于减少了苯类有机溶剂的使用量 在降低生产污染 促进环保安全两方面有着不可比拟的优势 最大限度地减少对自然环境的污染和对人体健康的损害 水性涂料 使用桥式U型烤箱将原一工厂直通式烤箱改为桥式U型烤箱 烤箱的全桥式烘道利用热空气向上的原理充分地保证了炉温的均匀性和稳定性 提高了热效率 节省能源 因无烤箱废弃外溢 还可减少环境污染 SAMES自动喷涂系统 法国SAMES公司是世界上为数不多能生产供喷涂汽车车身用的高速旋杯式静电喷涂成套设备的制造厂家之一 该公司自1980年开始生产自动喷涂系统 具有丰富的经验 所生产的自动静电喷涂系统油漆雾化均匀 精细 涂着效率高 涂料和溶剂的消耗量少 利于环保 并具有喷涂流量调节范围广 喷幅以及旋杯转速调节范围宽 设备安全可靠等特点 该公司的自动喷涂系统广泛应用于汽车喷涂中 目前 已有超过300个车身自动喷涂工作站服务于世界各著名的汽车制造商 在国内 一汽轿车集团 东南汽车有限公司等汽车制造企业也在应用该自动喷涂生产线 SAMES自动喷涂系统主要用于喷涂汽车车身的外表面 它能够利用跟踪功能将涂料喷涂于车身的前后围 根据工艺要求的不同 每个喷涂系统可以由多个喷涂站组成 而每个喷涂站由多个侧喷机和一个顶喷机组成 能够完成一次整个车身的喷涂 SAMES自动喷涂系统结构特点 自动喷涂机在车身行进过程中对车身进行喷涂 所有控制为PLC程序化控制 其具体流程如下 工艺流程 对象识别主要识别待喷车身的颜色和车型 外观几何图形 它是自动喷涂系统最基本的单元 只有区分了不同的车型和需喷涂的颜色 系统才能选择正确的颜色和相应的程序进行喷涂 对象的识别通过系统与车身跟踪系统建立通信或手动输入车型和颜色的方式实现 对象识别 车身到位检测一般用光电开关或接近感应开关来实现 当车身进入喷涂站工作区时 系统开始进入工作状态 否则处于等待状态 车身到位检测 该工艺通过与输送链驱动轴连接在一起的增量型旋转编码器来实现 输送链驱动轴每转一圈 车身跟随输送链运行一定距离 同时 增量型旋转编码器发出一定数量的脉冲 通过检测发出的脉冲数量就可以计算出车身向前运行的距离 进一步可以计算出车身与喷涂站的相对位置 车身移动的距离与时间的比 由此算出车身的运行速度 车身同步检测 根据车身进入喷涂站后相对工作站的位置和运行的速度 通过驱动喷涂机各运动轴的伺服电机控制旋杯与车身的位置 并保持一定的速度 运动控制 根据车身进入喷涂站后车身相对工作站的位置和运行速度以及需喷涂的颜色 控制颜色的更换以及涂料流量 整型空气 旋杯转速 静电高压等参数 实现涂料的均匀涂布 喷涂控制 最后一步 总装工艺 目的 将车身 底盘和内饰等各个部分组装到一起 形成一台完整的车 本来运到总装车间的应该是包含发动机变速箱在内的底盘总成 但是我们有必要了解一下底盘总成是怎么组装的 因此先从哈弗的大梁开始 在哈弗的大梁上需要安装转向系统和其他不易安装的部件 这个工序是给车辆安装悬架连杆等部件 安装后备胎支架 安装后驱动桥壳体 后桥安装好后 再在其上安装螺旋弹簧 注意 不少同类越野车用的是钢板弹簧 接下来是安装前双叉臂悬挂 接下来就是安装油箱 哈弗的油箱容积高达80多升 注意 此时的底盘是反置的 必须将其翻转180 后才能进行下一步工作 因此这道工序是给底盘上安装临时起吊钩 用吊索固定住底盘 起吊然后翻转 正面放置好后再进行下一步工序 安装从底盘上通过的各种气液管路 然后再安装前减震器和刹车盘 安装后减震和刹车盘 再下来 发动机和变速箱是作为一个动力总成来整体安装的 安装传动前后传动轴和排气管 安装好轮胎