智能化裝配技術(shù)在高節(jié)拍汽車總裝中的應(yīng)用分析

汽車總裝車間的裝配過程中，需要投入大量的人員進(jìn)行手工作業(yè)，隨著當(dāng)前社會(huì)發(fā)展和人力成本逐年增加，少人化和自動(dòng)化成為總裝車間規(guī)劃的目標(biāo)和突破點(diǎn)。目前各大主機(jī)廠總裝車間普遍應(yīng)用的自動(dòng)化智能裝配有全景天幕自動(dòng)化裝配、風(fēng)窗自動(dòng)化裝配、輪胎自動(dòng)化裝配，部分主機(jī)廠高節(jié)拍總裝車間已嘗試投入儀表自動(dòng)化裝配站、無框車門自動(dòng)調(diào)整站、塑料尾門自動(dòng)裝配站、底盤自動(dòng)合裝以及動(dòng)力電池自動(dòng)合裝等。

總裝自動(dòng)化智能裝配方案介紹

主機(jī)廠總裝車間常規(guī)節(jié)拍有10JPH、20JPH、30JPH、40JPH，高節(jié)拍有60JPH、75JPH，以下自動(dòng)化智能裝配方案以某主機(jī)廠60JPH總裝產(chǎn)線為例進(jìn)行介紹。

1. 全景天幕自動(dòng)化智能裝配站

全景天幕自動(dòng)化智能裝配站布置在總裝車間前裝線。前裝線采用電動(dòng)升降滑板線，智能裝配站包含天幕自動(dòng)上料、自動(dòng)底涂、自動(dòng)涂膠和自動(dòng)裝配等作業(yè)內(nèi)容，為減少線體線邊占用面積，智能裝配站采用“U”形布局，天幕自動(dòng)涂膠后通過舉升機(jī)提升至空中并轉(zhuǎn)接到跨線移栽機(jī)，輸送至線邊機(jī)器人進(jìn)行抓取裝配。

工藝流程如下：

1）自動(dòng)上料移栽機(jī)從料框中取出天幕并放入上料工位，傳動(dòng)帶輸送機(jī)將天幕輸送到機(jī)器人清潔底涂工位。

2）頂升對(duì)中臺(tái)對(duì)中天幕，機(jī)器人對(duì)天幕清洗底涂，并在線測(cè)量底涂質(zhì)量。底涂視覺測(cè)量合格后經(jīng)過備用人工清潔底涂工位繼續(xù)向烘干工位輸送，如果視覺測(cè)量不合格，人工在備用工位清潔底涂。

3）天幕經(jīng)過烘干工位到機(jī)器人涂膠工位，機(jī)器人涂膠并在線測(cè)涂膠質(zhì)量。

4）天幕輸送到轉(zhuǎn)接及備用人工涂膠工位，如果涂膠質(zhì)量合格，經(jīng)舉升機(jī)提升至空中并轉(zhuǎn)接到跨線移栽機(jī)，再輸送至天幕翻轉(zhuǎn)機(jī)工位；如果涂膠質(zhì)量不合格，則在該工位人工涂膠，并經(jīng)移栽機(jī)輸送至天幕翻轉(zhuǎn)機(jī)工位。

5）翻轉(zhuǎn)機(jī)將天幕翻轉(zhuǎn)到對(duì)中臺(tái)并對(duì)中，機(jī)器人抓走天幕。機(jī)器人經(jīng)視覺系統(tǒng)測(cè)量天幕安裝位置并安裝天幕。

2. 風(fēng)窗自動(dòng)化智能裝配站

風(fēng)窗自動(dòng)化智能裝配站布置在總裝車間前裝線，前裝線采用電動(dòng)升降滑板線，智能裝配站包含風(fēng)窗自動(dòng)上料、自動(dòng)底涂、自動(dòng)涂膠及自動(dòng)裝配等作業(yè)內(nèi)容。

工藝流程如下：

1）取料機(jī)器人根據(jù)上位信息從料框中取出玻璃并放入底涂輸送線。

2）底涂輸送線將玻璃輸送至對(duì)中臺(tái)，對(duì)中臺(tái)對(duì)中風(fēng)窗玻璃。

3）清洗&底涂機(jī)器人從對(duì)中臺(tái)中抓取玻璃并清洗、底涂，底涂后將玻璃放入涂膠輸送線。

4）涂膠輸送線將玻璃輸送至人工備用底涂工位、底涂烘干工位、涂膠對(duì)中臺(tái)。

5）涂膠對(duì)中臺(tái)對(duì)中風(fēng)窗玻璃，涂膠安裝機(jī)器人抓取玻璃并涂膠。

6）膠型在線檢測(cè)合格后涂膠安裝機(jī)器人根據(jù)安裝引導(dǎo)機(jī)器人提供的位置信息安裝風(fēng)窗玻璃。

7）若膠型在線檢測(cè)不合格，涂膠安裝機(jī)器人將玻璃放入NG臺(tái)下線后人工處理。

3. 輪胎自動(dòng)化智能裝配站

輪胎自動(dòng)化智能裝配站布置（圖3）在總裝車間后裝線，后裝線采用電動(dòng)升降滑板線，智能裝配站包含輪胎自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)抓取、自動(dòng)裝配、自動(dòng)送釘及自動(dòng)擰緊等作業(yè)內(nèi)容。

工藝流程如下：

1）輪胎輸送線將輪胎輸送至對(duì)中臺(tái)，對(duì)中臺(tái)舉升并對(duì)中輪胎。

2）高位相機(jī)檢測(cè)輪胎輪轂形狀并核對(duì)輪轂信息。

3）底位相機(jī)檢測(cè)輪胎安裝孔角度信息并傳給輪胎安裝機(jī)器人。

4）輪胎安裝機(jī)器人從螺栓分度盤取螺栓，并在螺栓檢測(cè)臺(tái)檢測(cè)螺栓是否抓取到位。

5）輪胎安裝機(jī)器人從輪胎對(duì)中臺(tái)抓取輪胎。

6）輪胎安裝機(jī)器人到輪胎安裝位視覺檢測(cè)制動(dòng)盤角度并安裝擰緊輪胎。

7）安裝完成后滑板放行。

4. 無框車門自動(dòng)調(diào)整裝配站

無框車門自動(dòng)調(diào)整裝配站布置在總裝車間車門分裝線，車門分裝線采用FDS（摩擦線）形式，裝配站包含車門自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)定位、玻璃自動(dòng)調(diào)整及自動(dòng)擰緊等作業(yè)內(nèi)容。

工藝流程如下：

1）門吊具帶車門進(jìn)入智能調(diào)整工位并停止，自動(dòng)掃碼及解析系統(tǒng)對(duì)門吊具上的指示票進(jìn)行掃描，并與從門線獲取的隊(duì)列信息進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別到需要調(diào)整的車型后，系統(tǒng)啟動(dòng)，不需要調(diào)整的直接放行。

2）門吊具及車門定位機(jī)構(gòu)對(duì)門吊具及車門進(jìn)行有效夾緊及定位。

3）拍照及擰緊機(jī)器人對(duì)車門鈑金定位點(diǎn)及門玻璃切邊定位點(diǎn)進(jìn)行拍照，計(jì)算玻璃相對(duì)車門的調(diào)整量并反饋給門玻璃調(diào)整機(jī)器人。

4）門玻璃調(diào)整機(jī)器人夾緊及吸附玻璃，并將玻璃調(diào)整到正確的空間位置。

5）拍照及擰緊機(jī)器人對(duì)門玻璃升降器螺紋孔拍照定位后，對(duì)螺釘進(jìn)行擰緊。

6）各機(jī)器人回原位，門吊具及車門定位機(jī)構(gòu)松開，門吊具快出離開工位。

7）如果某個(gè)車門因故未進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，由安裝在人工調(diào)整工位的顯示屏上提醒工人（包括車型及哪個(gè)門），工人從備用調(diào)整工裝放置臺(tái)上拿取備用調(diào)整工裝進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。

總裝自動(dòng)化智能裝配的優(yōu)勢(shì)

自動(dòng)化智能裝配站相對(duì)于傳統(tǒng)的裝配方案（人工裝配），其優(yōu)勢(shì)在于智能裝配站可與總裝車間AVI系統(tǒng)網(wǎng)聯(lián)，車輛及零部件信息自動(dòng)校驗(yàn)，同時(shí)可通過視覺系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)定位、自動(dòng)膠型檢測(cè)、自動(dòng)擰緊，解決生產(chǎn)線作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境差、裝配質(zhì)量一致性差的痛點(diǎn)問題，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)零部件自動(dòng)防錯(cuò)。

總裝自動(dòng)化智能裝配的投資回收周期

全景天幕自動(dòng)化智能裝配站投資費(fèi)用約485萬元，雙班節(jié)省人力10人，人工費(fèi)用10萬元/（年?人），投資回收周期4.85年。風(fēng)窗自動(dòng)化智能裝配站投資費(fèi)用約950萬元，雙班節(jié)省人力20人，投資回收周期4.75年。輪胎自動(dòng)化智能裝配站投資費(fèi)用約530萬元，雙班節(jié)省人力12人，投資回收周期4.42年。無框車門自動(dòng)調(diào)整裝配站投資費(fèi)用約760萬元，雙班節(jié)省人力8人，投資回收周期9.5年。以上自動(dòng)化智能裝配站除了無框車門自動(dòng)調(diào)整投資周期皆在5年以內(nèi)，考慮人工成本逐年上升因素，投資回收周期會(huì)有所下降，綜合質(zhì)量、效率提升等因素，自動(dòng)化智能裝配投資收益可觀。無框車門自動(dòng)調(diào)整裝配站由于最近幾年剛剛應(yīng)用，設(shè)備投資較大，以后隨著應(yīng)用的普遍性和技術(shù)成熟度增加，投資費(fèi)用會(huì)減少。

結(jié)語

綜上所述，高節(jié)拍的總裝自動(dòng)化智能裝配可以滿足生產(chǎn)線生產(chǎn)需求，對(duì)于總裝車間而言不僅僅是減少人力降低工藝HPV，同時(shí)可提升裝配質(zhì)量，保證裝配一致性。隨著裝備技術(shù)的日益發(fā)展，后續(xù)總裝車間的自動(dòng)化會(huì)有更多的應(yīng)用，總裝車間的自動(dòng)化率會(huì)顯著提高。