浅谈汽车智能化焊装生产线的安装与调试

浅谈汽车智能化焊装生产线的安装与调试

刘宏伟,冯文龙,苏晗

长城汽车股份有限公司生产技术开发中心 河北保定 071000

摘要：随着经济发展，汽车逐渐成为家用必需品，并且人们对汽车品牌的选择越来越多，同时对汽车质量要求也越来越高，相应的更多的新技术也逐渐应用到汽车制造过程中去，比如机器人技术、PLC控制系统、物联网技术等，共同打造自动化、智能化、柔性化汽车焊装生产线。本文针对我司在产车型焊装自动化、智能化、柔性化生产线的安装及调试过程进行介绍，旨在对安装与调试过程中的技术要求及经验进行总结及推广。

关键词：智能化；PLC；机器人；安装调试

前言：汽车车身制造工艺通常分为冲压工艺、焊装工艺、涂装工艺和总装工艺，统称汽车制造四大工艺。在当前的智能制造的大背景下，汽车制造业也在快速向自动化、智能化、柔性化生产进行转变，且已取得明显成果。在汽车制造四大工艺中，焊装工艺由于其制造特点，自动化、智能化焊装生产线已在各主机厂广泛应用。

1、生产线工艺布局简介

文以某在产车型下部车身线与主线（以下简称主下线）为例进行介绍：根据规划方案，该生产线要求生产节拍30JPH，主下线共22个工位，其中下部线7个工位，主线10个工位，下部和主线线尾各设置1个检验工位，主线中间设置3个过渡工位，主要实现的工艺内容为：分总成件装配、涂胶、点焊、车身号刻印、弧焊等，各工艺的实现方式为PLC系统控制的机器人装配、涂胶、点焊、车身号刻印及弧焊，整条线体共投入各型号机器人共50台。线体输送方式为滚床+滑橇输送，分总成输送方式为PICK-UP+EMS输送。

2、生产线安调策划
焊装生产线安装调试尤其是自动化线调试是一项极其复杂的工程，其涉及前期划线、机械设备安装、夹具安装标定、钢结构搭建、水气管路安装、电气设备安装、电气线路接线、电气程序输入与调试、机器人及其附属设备安装调试、线体联动、机器人焊接程序输入等一系列复杂工作，且涉及到不同的设备供应商及主机厂各部门协调工作，因此为保施工进度及质量前期安调策划显得十分必要。生产线安装调试涉及单位较多，过程中由规划单位进行组织、协调，包括各供应商厂家、焊装车间、设备主管单位、安保单位及现场工艺等，各单位协调生产，及时跟踪安调过程，对于过程异常状况进行重点分析，制定切实可行的补救措施及追赶计划，最终保证项目保质保量推进。
3、安调计划实施
根据汽车焊装生产线特点，焊装线的安调主要包括机械安装，电气程序调试及机器人系统调试三大部分。
3.1 机械安装及调试
3.1.1 线体划线
线体划线是整个线体安装调试最基础且最重要的工作，直接影响整个施工进度及质量，如果机械安装完成后，进行标定的过程中，发现前期划线偏差较大，则整个机械安装就要推倒重来。线体划线依据：线体平面布局图、线体划线图及3D LAYOUT图纸。线体划线工具：软尺、标杆、画规、盒尺、激光器等。划线完成后，必须按照平面布局图、划线图及3DLAOUT图纸核对每一个功能坐标与图纸是否相符，确保数据完全符合布局要求。
3.1.2 滚床机械安装
安装内容：线体滚床共22站，包括17站带夹具滚床及5站过渡滚床。安装依据：平面布局图、划线坐标及3DLAYOUT等。滚床作为整个线体输送载体，应提前完成安装及标定。按规划布局，滚床为整个线体的主输送机构，负责主下线线体输送及大线循环，因此在整条线体中，其安装调试精度将会直接影响线体通过性。
3.1.3 机器人底座及附属设备安装
安装内容包括：机器人底座、分总成存放架、焊钳存放架、抓手存放架、焊钳电极帽修磨器、水汽排等。安装依据：平面布局图、划线坐标及3DLAYOUT等。
3.1.4 滚床、底座、存放架等激光三坐标标定
由于划线精度及制造精度的影响，机械设备安装完成后，与设计图纸要求是否一致无法保证，必须进行检测、标定，确保滚床、机器人底座、分装件存放架、抓手存放架、焊钳存放架等全部符合设计公差要求。标定依据：平面布局图、工装夹具设计图纸等。标定结果：三坐标检测报告。
3.1.5 其他附属设备的安装
线体主要设备安装、标定完成后，机械安装主要工作基本完成，其他附属设备包括水气管道、涂胶钢结构、分装钢结构及安全围栏，可根据施工进度、人员及设备分配进行交叉作业施工。同时，在不影响主要设备施工的情况下，可将附属设备提前施工。
3.1.6 气路配管
在汽车焊装线上，滚床、夹具、抓手存放架、焊钳存放架及分装件存放架等机械设备的动作都是由PLC控制系统控制，靠压缩气体推动气缸来实现的，气缸管路配管相当重要，务必按照设计气路图进行配管，调试。
3.2 电气安装调试
在焊装自动化、智能化生产线中，PLC电气控制系统是整个生产线的神经中枢，所有工艺的实现都是靠PLC系统控制机器人、夹具等执行单元来完成的，其逻辑顺序对线体正常运行、生产节拍等有至关重要的影响。

3.2.1 电气硬件安装
安装内容：电气系统控制硬件设施主要有电控柜、I/O柜、GB柜、电磁阀、传感器等。安装依据：平面布局图、电气原理图等。

3.2.2 电气接线
电气接线内容：电源动力线，PLC控制强电线、弱电线，I/O柜输入输出线，电磁阀线及传感器线路等。接线依据：电气原理图及电气接线图等。
3.2.3 电气程序灌输
PLC系统将生产线所有设备互联，并通过合适的逻辑关系控制各执行单元动作，最终完成车身焊接。PLC电气程序灌输包括：滚床动作、夹具动作、机器人工作、滑台、置台、存放架、光栅、安全门、PICKUP小车、EMS小车、修磨器等所有线体设备与工装。PLC电气程序设计完成后，要对程序的逻辑关系、动作顺序进行谨慎评审，确保每一步动作的逻辑关系无误，提升现场调试效率。
3.2.4 电气程序调试
电气程序调试包括单体调试、单站（工位）联动调试及线体联动调试。电气程序调试即用灌输到PLC系统中的预先设计好的程序，按照相应的逻辑关系、动作顺序进行验证，同时验证设备、夹具的机械性能及管路配置是否合理。
3.3 机器人系统调试
机器人系统包括机器人本体、机器人控制柜系统、焊钳及焊接电源与控制柜系统、管线包及其附件安装、焊接轨迹调试。
机器人系统为自动化生产线中的执行单元，通过PLC系统控制机器人完成取放抓手、取放焊钳、取件、装件、涂胶、点焊、弧焊等所有工艺，机器人系统调试是最为复杂且重要的环节。

3.3.1 硬件安装与调试
硬件系统包括机器人本体、机器人控制柜、焊接系统等。（1）机器人本体安装与调试：机器人本体安装指将机器人本体吊装至机器人底座，并按设计要求进行原点标定；机器人本体调试指机器人源程序灌输及原点标定；（2）机器人控制柜安装与调试：机器人控制柜为机器人焊接系统的控制系统及动力系统，其功能为机器人提供动力电源及与PLC系统互联形成闭环控制。机器人控制柜安装依据划线图进行，完成后按接线图进行接线。机器人控制柜调试主要指接线完成后，进行控制柜内各模块通电与程序输入及控制柜与外部模块的通电与程序输入。

结语：汽车焊装自动化、智能化生产线安装调试涉及机械、电气、自动控制、声学、光学等多专业，是一项高度集成，专业技术要求极高，复杂程度极大的综合性工程，因此需要各专业供应商密切配合完成，更需要焊装生产线规划人员进行更深入的研究。另，本文仅将现场安装调试的基本流程及经验做简要介绍，而非各专业深度解析，其中涉及较深专业知识难免存在疏漏或误解。
参考文献：

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