展軍偉+周瑞昌+韓冰慶+玉琦+魏建斌

摘要： 介紹了一種拖拉機機罩焊接實現(xiàn)自動化的工藝方案，即提高焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)效率，又減少了操作工的數(shù)量，降低了操作工的勞動強度，同時還減少生產(chǎn)過程種零件磕碰傷。

關(guān)鍵詞：機罩；焊接；自動化；工藝方案

中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.14.115

1引言

目前，我國拖拉機前機罩焊接均是人工焊接，隨著新一代大中馬力拖拉機換型，新一代機罩推出，策劃機罩焊接方案時考慮實現(xiàn)自動化，實現(xiàn)自動化焊接的好處是，即可以減輕公司招工難的壓力，又可以減輕操作工勞動強度，同時還可以減少零件轉(zhuǎn)工序間的磕碰傷，提高零件焊接及外觀質(zhì)量。

2焊接零件分析

機罩總成外形尺寸為1800mm×800mm×1000mm，新設(shè)計的結(jié)構(gòu)，機罩總拼工位如果是人工焊接，焊槍姿態(tài)多，焊槍大，操作非常困難。機罩總成及分總成樹狀圖如圖1所示，該機罩共有四個焊接分總成組成，主要分為上蓋板總成、左側(cè)板總成、右側(cè)板總成和左右側(cè)板連接板總成，其中上蓋板總成又有加強筋總成和上蓋板焊接組成，共有121個焊點；左右側(cè)板總成和上蓋板總成加強筋之間用CO2焊焊接，共4段焊縫，焊縫總成為200mm。機罩總成及分總成焊點分布情況如表1所示，分級關(guān)系如圖1所示。

圖1零件分級關(guān)系圖表1機罩總成及分總成的焊點分布表

序號零件名稱示意圖焊點

數(shù)量序號零件名稱示意圖焊點

數(shù)量1機罩總成404右側(cè)板總成142上蓋板總成85左側(cè)板總成143加強筋總成306左右側(cè)板

連接板總成153工藝方案的設(shè)計

（1）首先確定焊接節(jié)拍，該款機罩為70110馬力拖拉機上使用的機罩，焊接生產(chǎn)策劃節(jié)拍同客戶裝車生產(chǎn)節(jié)拍一致，為180s。

（2）其次根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍要求、零件分總成數(shù)量及零件分總成的焊點數(shù)量，來策劃焊接工位。把機器人焊點間轉(zhuǎn)移等合在焊點數(shù)量上進行估算按照每個焊點使用時間為3分鐘，CO2焊焊縫每1秒焊接8mm，CO2焊每次起收弧時間為2s，再考慮每個分總成使用一個工位，每個分總成的焊接節(jié)拍及工位大約為表2所示。

表2機罩總成及分總成的焊接時間及預(yù)估工位數(shù)表

序號零件名稱焊點數(shù)量預(yù)估時間（s）預(yù)估工位數(shù)1機罩總成4012012上蓋板總成82413加強筋總成309014右側(cè)板總成144215左側(cè)板總成144216左右側(cè)板連接板總成154517機罩總成CO2焊200mm331如果按照表2所述，焊接該機罩共需要6臺點焊機器人和1臺弧焊機器人，而分總成工位到總成工位，總成點焊工位到總成弧焊工位都需要人工轉(zhuǎn)序，該方案因機器人使用效率不高，用工較多且零件轉(zhuǎn)運困難，方案工藝性和經(jīng)濟性均很差。

（3）同時考慮到機罩前面安裝的前臉也是點焊焊接，機罩與前臉是1比1配合安裝，而各工位占用時間并不高所以在做機罩焊接自動線體策劃時也把前臉也放在線體中進行焊接。線體布局圖如圖2所示，布局圖中各機器人每個循環(huán)所需時間如表3所示。

表3各機器人每個循環(huán)時間表上

機器人焊接零件焊接所有

工時（s）換槍所用

工時（s）合計時間（s）R_1加強筋總成機罩上蓋板總成11440154R_2機罩上蓋板總成前臉總成150150R_3左/右側(cè)板總成8460144R_4左右側(cè)板連接板總成機罩上蓋板總成105105R_5機罩上蓋板總成（弧焊）前加強筋總成（弧焊）110110線體動作分別是：

①OP10、OP20、OP30L、OP30R、OP40、OP80、OP90共7個工位同時在夾具上安裝零件。

②安裝到位后，R_1機器人分別焊接OP10、OP20工位工件；R_2機器人分別焊接OP80、工位工件；R_3機器人分別焊接OP30L、OP30R工位工件；R_4機器人分別焊接OP40工位工件；R_5機器人分別焊接OP90；

③R_1機器人焊接完后，機器人把焊槍換成抓手，抓起機罩上蓋板總成放在OP60工位；R_3機器人焊接完后，機器人把焊槍換成抓手，分別抓起左右側(cè)板總成后放在OP60工位；R_4機器人焊接完后，機器人背著抓手，抓起左右側(cè)板連接板總成放在OP60工位；

④R_1、R_3機器人放完零件后再換回焊鉗進行下一輪循環(huán)；R_4機器人在OP50工位焊接，焊接部分焊點后，再轉(zhuǎn)到OP40工位焊接，進行下一輪循環(huán)；

⑤機罩焊合總成在傳輸線上由伺服小車從OP50工位移動到OP60工位；

⑥R_2機器人對OP60工位機罩總成的剩余焊點進行焊接，焊接完后轉(zhuǎn)到OP80工位焊接，進行下一輪循環(huán)；

⑦機罩焊合總成在傳輸線上由伺服小車從OP60工位移動到OP70工位；

⑧R_5機器人對OP70工位機罩總成的弧焊焊縫進行焊接，焊接完后轉(zhuǎn)到OP90工位，進行下一輪循環(huán)；

⑨機罩總成從OP70工位下線。

圖2線體布局圖（4）OP10、OP20、OP30L、OP30R、OP40、OP80、OP90工位夾具下面均有夾具快換結(jié)構(gòu)，通過機械機構(gòu)的夾具快速定位和電氣的快速插拔機構(gòu)，可以切換生產(chǎn)不同的零件。

4經(jīng)濟可行性分析

該項目焊接的機罩總成為集團內(nèi)部使用，基本不存在市場風(fēng)險，故可以從該線體節(jié)省人員來分析經(jīng)濟可行性，項目預(yù)計投資515萬，實施后生產(chǎn)機罩使用人員與人工焊接使用人員相比每班可減少人員14名，雙班可減少人員28名。因公司生產(chǎn)存在淡旺季，雙班生產(chǎn)時間約為6個月，全年共節(jié)省人員約為21個人。一年每人成本按照5萬元計算，再加上公司交的稅收等，全年共可節(jié)約人工成本約168.84萬元。故預(yù)計投資回收期為3.05年。項目投入從經(jīng)濟上分析是可行的。

5創(chuàng)新點

機罩焊接自動線結(jié)構(gòu)緊湊，員工勞動強度小。創(chuàng)新點一是，機器人通過換槍盤實現(xiàn)了焊接和搬運兩種功能，取代了傳統(tǒng)上機器人焊接人工搬運零件的模式。創(chuàng)新點二是，5臺機器人可以通過線體協(xié)同使用，還可以通過夾具快換結(jié)構(gòu)更換夾具焊接不同產(chǎn)品當(dāng)作一個簡單的工作站使用，這樣在生產(chǎn)淡季時，可以補充其它零件在線體上焊接，提高設(shè)備的利用率。

6總結(jié)

分析該零件焊接工藝自動化方案的過程中，充分考慮、利用零件自身的條件，在滿足焊接工藝的情況下，充分分析每種方案的可行性，選用最佳方案，合理地安排工序。已達(dá)到減少機器人投入費用，簡化線體結(jié)構(gòu)，降低操作員工勞動強度，減少使用成本的目的。該條機罩焊接自動線，為農(nóng)機中類似零件提供了典型線體方案和生產(chǎn)方式。

參考文獻(xiàn)

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