周天劍，劉敦敦，逯志浩，范 懿，曾鋒利

（東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心，武漢 430058）

高柔性滾邊島的規(guī)劃布局設(shè)計(jì)

周天劍，劉敦敦，逯志浩，范 懿，曾鋒利

（東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心，武漢 430058）

總結(jié)了高柔性滾邊島的主要組成單元，研究了高柔性滾邊島的布局形式，最后結(jié)合實(shí)際對(duì)比分析了高柔性滾邊島的布局設(shè)計(jì)實(shí)例，為今后高柔性滾邊島的布局設(shè)計(jì)提供了技術(shù)參考。

高柔性；滾邊島；布局設(shè)計(jì)

0 引言

機(jī)器人滾邊主要用于車身覆蓋件的邊緣包合，是一種特殊的包邊方式，具有成型美觀、柔性化制造、調(diào)試周期短、設(shè)備一次性投入小及維護(hù)成本低、作業(yè)面積小等顯著特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外各大車企中逐步推廣并得到廣泛應(yīng)用[1]。隨著市場(chǎng)需求多樣化，各車廠的制造規(guī)劃要求也更加復(fù)雜，因此對(duì)高柔性滾邊島的需求更加明顯，如何快速有效進(jìn)行布局設(shè)計(jì)是需要面對(duì)的問題。

1 高柔性滾邊島主要組成單元

1.1 滾邊機(jī)器人

滾邊機(jī)器人是執(zhí)行滾邊操作的主體。通過(guò)控制機(jī)器人操縱滾邊工具，使其按照編制的程序執(zhí)行指定的軌跡路線，從而完成整個(gè)滾邊操作[2]。選擇滾邊機(jī)器人時(shí)應(yīng)滿足如下要求：

1）精度。相較點(diǎn)焊機(jī)器人而言，滾邊機(jī)器人應(yīng)具有更高的精度要求。根據(jù)個(gè)人工作經(jīng)驗(yàn)，建議選擇重復(fù)精度在±0.2mm以內(nèi)的機(jī)器人，以便保證滾邊總成件輪廓精度的穩(wěn)定性。

2）工作范圍。通過(guò)規(guī)劃仿真，分析滾邊過(guò)程中機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間范圍，據(jù)此選擇恰當(dāng)?shù)臋C(jī)器人型號(hào)，以實(shí)現(xiàn)滾邊操作的可達(dá)性。滾邊機(jī)器人應(yīng)只做程序調(diào)整，即可適應(yīng)不同板件的滾邊任務(wù)。

3）軸數(shù)。決定了機(jī)器人滾邊過(guò)程中所具有的自由度數(shù)量，也決定了機(jī)器人的靈活程度和空間可達(dá)性，滾邊軌跡越復(fù)雜，選擇的機(jī)器人軸數(shù)也越多。在滾邊操作中，機(jī)器人需要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡，因此一般選擇6軸關(guān)節(jié)式球面坐標(biāo)機(jī)器人。當(dāng)然，特殊情況下還要求機(jī)器人帶外部軸控制。

4）安裝方式。根據(jù)安裝方式的不同，可將機(jī)器人分為地面機(jī)器人、頂?shù)鯔C(jī)器人、掛壁機(jī)器人、高臺(tái)機(jī)器人。機(jī)器人選型時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎考慮滾邊的工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

5）承載能力。同一系列機(jī)器人的型號(hào)不同，承載能力一般也不同。要保證機(jī)器人滾邊操作正常進(jìn)行，需要合理地確定機(jī)器人的承載能力。一般來(lái)說(shuō)，乘用車滾邊作業(yè)選擇承載能力200kg左右的機(jī)器人，能滿足絕大多數(shù)場(chǎng)合的滾邊需求。

此外，機(jī)器人的運(yùn)行速度、防護(hù)等級(jí)也應(yīng)根據(jù)滾邊工作實(shí)際充分考慮，以優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)拍，保證安全生產(chǎn)。

1.2 滾邊工具

滾邊工具是指安裝在機(jī)器人末端，負(fù)責(zé)滾壓板件的設(shè)備，需要有足夠的硬度和耐磨性，因此對(duì)其表面進(jìn)行硬化和拋光處理，使其表面硬度一般達(dá)HRC62以上，并降低滾壓過(guò)程中滾輪和板件的摩擦，保證滾輪能夠繞其軸線順滑滾動(dòng)。

滾邊工具按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為普通滾邊工具、壓力調(diào)節(jié)滾邊工具、伺服滾邊工具三種，如圖1所示。

圖1 各類滾邊工具

普通滾邊工具是通過(guò)機(jī)器人直接對(duì)滾輪的位置進(jìn)行控制，滾輪和機(jī)器人法蘭盤之間為剛性連接，滾輪施加給板件的是位移載荷，由機(jī)器人程序決定的滾輪運(yùn)動(dòng)軌跡直接影響滾邊質(zhì)量。這種滾邊工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但是對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡要求高，滾邊過(guò)程中容易產(chǎn)生剛性沖擊，滾邊質(zhì)量難以得到保證。

壓力調(diào)節(jié)滾邊工具是在普通滾邊工具基礎(chǔ)上改進(jìn)形成，在滾輪和機(jī)器人法蘭盤之間裝有彈簧、氣缸或液壓缸之類的壓力緩沖裝置，可以減小滾邊過(guò)程中產(chǎn)生的剛性沖擊，能有效提高滾邊質(zhì)量，保護(hù)機(jī)器人。其中，彈簧制造簡(jiǎn)單，成本低，在滾邊工具中被廣泛使用。對(duì)彈簧進(jìn)行標(biāo)定，可以控制彈簧壓力在一定范圍內(nèi)變化，從而確保滾邊有較高的質(zhì)量。通過(guò)在彈簧處設(shè)置壓力傳感器能很好地監(jiān)測(cè)滾邊過(guò)程中壓力變化，避免機(jī)器人過(guò)載的發(fā)生，給機(jī)器人的安全使用多提供了一層保障。

伺服滾邊工具通過(guò)機(jī)器人外部軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滾輪滾壓時(shí)板件和滾輪之間的純滾動(dòng)，這種滾邊工具提高了控制精度和滾邊效率，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)控制也有更高要求。

一套滾邊工具通常安裝2～4個(gè)滾輪，也有選擇雙滾輪組進(jìn)行滾邊操作，將部分區(qū)域滾邊減少一道工序，生產(chǎn)節(jié)拍比單滾輪組高出30%左右，但控制更復(fù)雜，調(diào)試時(shí)間更長(zhǎng)，對(duì)板件結(jié)構(gòu)要求更高，如圖2所示。

圖2 雙滾輪組

與門蓋普通滾邊不同，還有一種天窗的飛行滾邊。機(jī)器人末端裝有天窗簡(jiǎn)易胎具，抓取天窗扣合件沿著4組對(duì)輪（如圖3所示）移動(dòng)進(jìn)行滾邊，其中固定輪用于塑形，活動(dòng)輪用于浮動(dòng)滾邊，最終完成180°滾邊任務(wù)。此方式使得胎模簡(jiǎn)易化，節(jié)省生產(chǎn)空間，減低投資成本。

1.3 滾邊胎模

滾邊胎模主要由胎模型面、胎模支架、加強(qiáng)筋及輔助支撐塊組成，如圖4所示，作用是給滾邊板件提供支撐，保證其輪廓精度。胎模型面是最重要組成環(huán)節(jié)，在滾邊過(guò)程中必須和滾邊板件準(zhǔn)確貼合，其加工精度直接影響滾邊成型質(zhì)量和調(diào)試難度，耐磨性也會(huì)影響整個(gè)胎模的使用壽命，一般需進(jìn)行激光高頻淬火及油石精細(xì)研拋處理。為節(jié)約成本，減小重量，方便加工制造、安裝調(diào)試和維護(hù)，一般會(huì)在胎模內(nèi)部設(shè)計(jì)較大的空腔，在胎模支架上設(shè)計(jì)減重孔。內(nèi)部會(huì)設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋連接周邊胎模支架以增加整體剛性，在合理位置會(huì)設(shè)計(jì)尼龍材質(zhì)的輔助支撐塊以加強(qiáng)對(duì)板件的支撐作用，避免板件損傷。整個(gè)胎模要求有均勻的密度，足夠的強(qiáng)度。

圖3 飛行滾邊工具

圖4 滾邊胎模

1.4 滾邊夾具

滾邊夾具包括外板定位夾緊和內(nèi)板定位夾緊，作用是保證滾邊板件的準(zhǔn)確定位和可靠夾緊，是保證滾邊質(zhì)量的重要組成環(huán)節(jié)。定位方式有基準(zhǔn)孔定位和外形定位，外板上若無(wú)定位孔則選用外形定位，需合理設(shè)計(jì)外形定位機(jī)構(gòu)的數(shù)量和位置，不得妨礙滾邊的進(jìn)行，并保證滾邊過(guò)程板件不發(fā)生竄動(dòng)。內(nèi)板定位優(yōu)先選擇孔定位，內(nèi)板上若有專門的滾邊定位孔則優(yōu)先選用，若無(wú)則優(yōu)先選用內(nèi)板總成焊接定位孔以保證基準(zhǔn)傳遞，其次選擇尺寸較大的、結(jié)構(gòu)剛性強(qiáng)的定位孔。

定位夾緊機(jī)構(gòu)主要有以下三種形式：定位抓具夾緊、擺臂式夾緊和胎模夾具夾緊，如圖5所示。

圖5 各類滾邊夾具

定位抓具是由機(jī)器人抓持，并對(duì)內(nèi)外板件進(jìn)行壓緊。需要配合機(jī)器人使用，柔性高。板件的邊緣留有的空間相對(duì)較大，便于進(jìn)行滾邊操作。擺臂式夾緊是將夾具整體固定在擺臂上，通過(guò)氣缸控制擺臂的翻轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)夾具夾緊內(nèi)外板件。此形式控制簡(jiǎn)單，擺臂動(dòng)作幅度較大，翻轉(zhuǎn)夾緊較緩慢，影響裝卸件時(shí)間。胎模夾具夾緊是將夾爪分別安裝在下胎模或底板（BASE）上，通過(guò)程序控制夾爪根據(jù)滾邊工具所經(jīng)位置順次開合，實(shí)現(xiàn)滾壓和夾緊動(dòng)作的匹配。夾爪開合過(guò)程不能與機(jī)器人和滾邊工具發(fā)生干涉，且不得影響滾邊的進(jìn)行。該形式夾具對(duì)控制要求較高。

一般來(lái)說(shuō)，滾邊夾具設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：

1）定位夾緊可靠。既保證滾邊過(guò)程中板件表面和胎模型面之間無(wú)相對(duì)位移，又保證板件不會(huì)因壓緊力過(guò)大而變形。

2）強(qiáng)度足夠。夾具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受機(jī)器人施加的滾邊力。

3）板件裝卸方便。夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)便于板件的拆卸，保證效率。

4）良好的可控性。能夠配合機(jī)器人滾邊動(dòng)作實(shí)現(xiàn)可靠開合。

5）足夠的空間。夾具應(yīng)留有足夠的空間以避讓滾邊工具，方便機(jī)器人進(jìn)行滾邊。

1.5 滾邊切換單元

滾邊切換單元承載滾邊胎模，通過(guò)平移或轉(zhuǎn)動(dòng)使其位置發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)安全隔離，以及多臺(tái)滾邊機(jī)器人和多種滾邊胎模之間滾邊任務(wù)的匹配，從而提高滾邊島柔性，滿足不同需求。

目前滾邊切換單元的形式有轉(zhuǎn)臺(tái)和滑臺(tái)兩種。圖6是不同轉(zhuǎn)臺(tái)應(yīng)用形式示意圖，左圖轉(zhuǎn)臺(tái)上僅承載滾邊胎模A，轉(zhuǎn)臺(tái)只起到安全隔離作用，胎模轉(zhuǎn)出裝卸件時(shí)，機(jī)器人閑置，效率較低；右圖轉(zhuǎn)臺(tái)上對(duì)稱分布滾邊胎模A和B，轉(zhuǎn)臺(tái)使得兩個(gè)胎模反復(fù)在手工裝卸件區(qū)及機(jī)器人滾邊區(qū)切換，機(jī)器人基本處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，能有效提高機(jī)器人利用率，胎模A和B可以是相同復(fù)制形式以提高生產(chǎn)節(jié)拍，也可以是不同胎模形式以提高滾邊島擴(kuò)展性。按照此理，還可擴(kuò)展至3工位或4工位。

圖6 不同轉(zhuǎn)臺(tái)應(yīng)用形式

滑臺(tái)應(yīng)用形式主要有直線、T型及十字切換滑臺(tái)，如圖7所示，實(shí)際應(yīng)用可能是一種滑臺(tái)的單獨(dú)使用，也可能是多種滑臺(tái)的組合使用。

設(shè)計(jì)或選擇切換單元時(shí)應(yīng)注意以下幾項(xiàng)參數(shù)：

圖7 不同滑臺(tái)應(yīng)用形式

1）外形尺寸。需根據(jù)規(guī)劃方案、實(shí)施區(qū)域大小及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸等因素確定。

2）承載。主要依據(jù)規(guī)劃方案、胎模與夾具、產(chǎn)品及其它附件重量決定。

3）精度。該指標(biāo)參數(shù)決定了板件到位準(zhǔn)確率，并影響最終滾邊質(zhì)量。

4）運(yùn)動(dòng)速度。該指標(biāo)參數(shù)決定了多套胎模與夾具的切換速度，直接影響生產(chǎn)節(jié)拍。

5）其他方面。還需注意切換單元的防塵性、潤(rùn)滑方式、耐久性以及維修便利性等。

1.6 滾邊島控制系統(tǒng)

滾邊島控制系統(tǒng)用于控制、協(xié)調(diào)島內(nèi)所有組成單元間的動(dòng)作及順序，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與滾邊夾具、切換單元、安全控制系統(tǒng)等之間的通信，可以根據(jù)不同的滾邊任務(wù)，調(diào)用相應(yīng)的機(jī)器人程序來(lái)完成，并對(duì)滾邊過(guò)程實(shí)施故障檢測(cè)及報(bào)警監(jiān)視，如圖8所示。

圖8 滾邊島控制系統(tǒng)架構(gòu)圖

在最近的二、三十年中，為了更好地控制及協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中各組成單元的邏輯和動(dòng)作，處理各控制系統(tǒng)之間的通信，滿足監(jiān)控及管理要求，應(yīng)用了不同的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。其中，Ethernet是最為流行的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，工業(yè)中應(yīng)用也最廣泛，稱為“工業(yè)以太網(wǎng)”[3]。應(yīng)用在滾邊島中，能簡(jiǎn)化島內(nèi)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，保證機(jī)器人、配套機(jī)電設(shè)備及安全防護(hù)設(shè)施等的信息實(shí)時(shí)互通，使得各設(shè)備之間分工明確、互不干涉、保護(hù)安全，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯和程序動(dòng)作，并能快捷集成至工廠級(jí)別的管理網(wǎng)絡(luò)，保持“滾邊島-車間-工廠”三個(gè)層級(jí)間的信息高速有效傳輸，如圖9所示。

圖9 基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化信息網(wǎng)絡(luò)層級(jí)圖

2 高柔性滾邊島的布局形式

高柔性滾邊島需要在綜合考慮場(chǎng)地大小、車型數(shù)量、生產(chǎn)模式及節(jié)拍快慢等因素的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的規(guī)劃要求，系統(tǒng)、合理地設(shè)計(jì)有針對(duì)性的布局形式。因此，布局形式設(shè)計(jì)是高柔性滾邊島規(guī)劃中的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

2.1 適于多車型混線

平臺(tái)化是汽車制造的發(fā)展趨勢(shì)之一，在一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)多車型的混線制造是很普遍的規(guī)劃要求。通過(guò)一次規(guī)劃完成整個(gè)平臺(tái)框架化、模塊化設(shè)計(jì)，初步實(shí)現(xiàn)一款車型制造，再根據(jù)車型計(jì)劃采取分批投資、逐步實(shí)施的辦法完善整個(gè)平臺(tái)構(gòu)建，最終實(shí)現(xiàn)多車型混線制造。

本公司焊裝車間采取的布局形式，是將切換單元——4工位回轉(zhuǎn)臺(tái)滾邊島不斷組合、演變，形成一個(gè)有機(jī)整體進(jìn)行聯(lián)合工作，通過(guò)逐步投資及建設(shè)，最終完成從1款車型單獨(dú)制造向4款車型混線制造的升級(jí)，如圖10所示。在每次演變過(guò)程中總是最大程度利用前一階段布局形式，進(jìn)行有限發(fā)展，形成一個(gè)新的有機(jī)整體，達(dá)到制造能力與本階段的規(guī)劃綱領(lǐng)相互平衡。

2.2 適于多節(jié)拍生產(chǎn)

產(chǎn)能提升也是汽車生產(chǎn)制造中很普遍的規(guī)劃要求。實(shí)際應(yīng)用中，滾邊工位一般由多工位多機(jī)器人協(xié)同完成滾邊任務(wù)，布局形式多種多樣，如圖11所示，當(dāng)然也可根據(jù)實(shí)際情況采取其他布局形式。在4工位6機(jī)器人滾邊島布局形式中，以2個(gè)機(jī)器人為一組，島內(nèi)分布有3組，每組機(jī)器人分時(shí)間段地完成同一個(gè)總成件上的一道滾邊程序，3組機(jī)器人形成流水化作業(yè)，共同完成滾邊工作。

以AX7車型的前蓋滾邊為例，整體需要三次滾邊，前端水滴狀滾邊需實(shí)施四次滾邊，整體滾邊總長(zhǎng)不到16000mm。按照平均滾邊速度150mm/s進(jìn)行保守估算，并考慮輔助時(shí)間10s，覆蓋件備件率5%，設(shè)備開動(dòng)率90%，若采用圖11最后一種布局形式，其最高理論節(jié)拍甚至可達(dá)輛/h。

2.3 適于多品種組合

相對(duì)于全新車型而言，年度或改款車型只更新部分覆蓋件，因此存在新、舊車型多品種覆蓋件成套組合生產(chǎn)的規(guī)劃要求。

圖10 基于4工位回轉(zhuǎn)臺(tái)的滾邊工位布局形式

圖11 多工位多機(jī)器人滾邊工位布局形式

如圖12所示，車型Ⅰ和Ⅱ的前、后蓋造型均不相同，車型Ⅲ是車型Ⅰ的改款車，僅前蓋造型變化，車型Ⅳ是車型Ⅱ的改款車，僅后蓋造型變化。滾邊島內(nèi)4工位回轉(zhuǎn)臺(tái)上裝有車型Ⅰ和Ⅱ的前、后蓋胎模，兩側(cè)設(shè)有胎模庫(kù)，存放有車型Ⅲ前蓋胎模M5和車型Ⅳ后蓋的胎模M6，胎模庫(kù)與滾邊島內(nèi)的承載框架之間鋪設(shè)有滑軌，方便4工位回轉(zhuǎn)臺(tái)上現(xiàn)有胎模的彈出和胎模庫(kù)中胎模的載入。當(dāng)收到切換車型Ⅳ的指令，只需將M4拆卸后，通過(guò)滑軌推入右側(cè)胎模庫(kù)，再將M6快速推進(jìn)承載框架定位，迅速安裝，即可與胎模M3成套生產(chǎn)，完成車型切換。

與圖10布局形式不同，圖12不是將滾邊胎模一直固定在切換單元上，而是通過(guò)設(shè)置快換裝置及胎模庫(kù)，實(shí)現(xiàn)切換單元上滾邊胎模的動(dòng)態(tài)管理，將原來(lái)需要的2個(gè)滾邊島精簡(jiǎn)至1個(gè)滾邊島，減少占地面積，降低投資成本，滿足多品種成套組合生產(chǎn)的規(guī)劃要求。

圖12 具備胎模切換功能的滾邊工位布局形式

3 高柔性滾邊島規(guī)劃布局設(shè)計(jì)實(shí)例

本公司欲規(guī)劃一條8車型的生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)節(jié)拍45 JPH，一期實(shí)施30 JPH，現(xiàn)對(duì)滾邊島進(jìn)行規(guī)劃布局。因面積有限，盡量考慮采用單工位多機(jī)器人滾邊方式。下面以前蓋滾邊島為例進(jìn)行分析，初步估算時(shí)暫不考慮輔助時(shí)間，按照2.2節(jié)中所述公式估算所需機(jī)器人臺(tái)數(shù)：

3.1 方案一

方案一規(guī)劃布局如圖13所示，切換單元采用4工位回轉(zhuǎn)臺(tái)形式，通過(guò)滑臺(tái)與右側(cè)胎模庫(kù)相連，胎模庫(kù)存放4個(gè)胎模及2個(gè)倒庫(kù)空工位。一期布置2臺(tái)滾邊機(jī)器人，最終增加至3臺(tái)，均通過(guò)基座墊高。裝、卸件全部由人工完成。極限切換情況是胎模M4彈出，胎模M8載入。

圖13 方案一規(guī)劃布局圖

按上述切換情況，計(jì)算胎模切換耗時(shí)約為36.9s，同時(shí)每個(gè)滾邊循環(huán)中輔助時(shí)間約為33s，如表1所示。

現(xiàn)進(jìn)行核算：

一期節(jié)拍：規(guī)劃合理。

表1 方案一胎模切換及滾邊輔助時(shí)間計(jì)算表

最終節(jié)拍：

規(guī)劃合理。

實(shí)時(shí)切換節(jié)拍：

不能實(shí)現(xiàn)。

批量切換時(shí)，可將胎模切換時(shí)間平攤至每輛車的輔助時(shí)間中，設(shè)每批生產(chǎn)N輛，則按公式：

可解得N=2325。

由計(jì)算結(jié)果可知，該規(guī)劃布局可以實(shí)現(xiàn)8種車型滾邊胎模的切換，各階段機(jī)器人數(shù)量規(guī)劃合理，不能滿足實(shí)時(shí)切換生產(chǎn)模式，可以滿足批量切換生產(chǎn)模式，但每批次需要生產(chǎn)2325輛（含2325輛）以上同款車，該規(guī)劃布局才可以保證45 JPH的生產(chǎn)節(jié)拍。

3.2 方案二

方案二規(guī)劃布局如圖14所示，切換單元采用工字型滑臺(tái)形式，中間為滾邊工位，兩側(cè)為胎模庫(kù)，整體共有8個(gè)胎模及3個(gè)倒庫(kù)空工位。一期布置2臺(tái)滾邊機(jī)器人，最終增加至3臺(tái)，均直接安裝在地面。簡(jiǎn)易支架S上放置扣合好的前蓋內(nèi)外板，裝、卸件由7軸搬運(yùn)機(jī)器人R-t完成，總成件最終由皮帶輸送機(jī)傳送出滾邊島。極限切換情況是胎模M4彈出，胎模M5載入。

圖14 方案二規(guī)劃布局圖

按上述切換情況，計(jì)算胎模切換耗時(shí)約為59.6s，每個(gè)滾邊循環(huán)中輔助時(shí)間約為24.7s，如表2所示。經(jīng)核算可知，結(jié)論與方案一類似，但由于輔助滾邊時(shí)間減少，批量切換生產(chǎn)模式中只需要每批次生產(chǎn)8輛（含8輛）以上同款車，該規(guī)劃布局就可以保證45 JPH的生產(chǎn)節(jié)拍。

表2 方案二胎模切換及滾邊輔助時(shí)間計(jì)算表

3.3 方案三

方案三規(guī)劃布局如圖15所示，切換單元采用日字型滑臺(tái)形式，底部中間為滾邊工位，兩側(cè)為等待區(qū)，上部為胎模庫(kù)，整體共有8個(gè)胎模及5個(gè)倒庫(kù)空工位。與方案二不同的是，在滾邊工位進(jìn)行工作的同時(shí)，胎模庫(kù)可以根據(jù)生產(chǎn)指令進(jìn)行倒庫(kù)，將需切換的胎模提前輸送至等待區(qū)，極大縮短實(shí)際切換時(shí)間。一期布置2臺(tái)滾邊機(jī)器人，最終增加至3臺(tái)，均直接安裝在地面。簡(jiǎn)易支架S上放置扣合好的前蓋內(nèi)外板，裝、卸件由搬運(yùn)機(jī)器人R-t完成，總成件最終由皮帶輸送機(jī)傳送出滾邊島。極限切換情況是胎模M1在滾邊，M2剛彈出準(zhǔn)備進(jìn)入胎模庫(kù)，需將M6切換至底部左側(cè)等待區(qū)。

圖15 方案三規(guī)劃布局圖

按上述切換情況，計(jì)算胎模切換耗時(shí)約為10.7s，每個(gè)滾邊循環(huán)中輔助時(shí)間約為24s，如表3所示。經(jīng)核算可知，一期生產(chǎn)時(shí)能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)切換，最終生產(chǎn)時(shí)則需采用批量切換生產(chǎn)模式，每批次只要生產(chǎn)2輛（含2輛）以上同款車，該規(guī)劃布局就可以保證45 JPH的生產(chǎn)節(jié)拍。

3.4 方案對(duì)比

綜上所述，三種方案對(duì)比結(jié)果如表4所示。從對(duì)比結(jié)果可知，方案一是時(shí)間換空間，犧牲了設(shè)備利用率，使得整個(gè)滾邊島結(jié)構(gòu)最緊湊，成本最低；方案二雖然最貴，但在物流、維護(hù)、生產(chǎn)節(jié)拍、勞動(dòng)強(qiáng)度等方面較均衡；方案三通過(guò)復(fù)雜的胎模倒庫(kù)程序和滾邊工位兩側(cè)胎模切換等待區(qū)的布局形式，使得切換效率最高，設(shè)備利用率最高。綜合考慮場(chǎng)地、成本、物流規(guī)劃等各方面因素，推薦方案三。

4 結(jié)束語(yǔ)

高柔性滾邊島的規(guī)劃布局設(shè)計(jì)是焊裝專業(yè)工業(yè)化的重要環(huán)節(jié)之一，需要從布局形式、節(jié)拍核算、成本分析等方面進(jìn)行綜合考量，既要滿足上游部門提出的規(guī)劃要求，又要保證現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的可行性和合理性。其布局設(shè)計(jì)沒有一定之規(guī)，總體上還是需要通過(guò)切實(shí)可行方法將各組成單元有機(jī)統(tǒng)一起來(lái)，實(shí)現(xiàn)各階段節(jié)拍均衡及整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

表3 方案三胎模切換及滾邊輔助時(shí)間計(jì)算表

表4 三種方案對(duì)比表

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文件進(jìn)行超鏈接后生成的文件目錄如圖3所示。

圖3 項(xiàng)目文件總目錄

3）程序的部署

在完成功能程序的制作后，需要將文件存為.xla的加載宏格式，放入系統(tǒng)的AddIns文件夾下，然后執(zhí)行菜單命令“工具—加載項(xiàng)”勾選需要加載的.xla文件。這樣在每一次啟動(dòng)Excel的時(shí)候程序后臺(tái)都會(huì)運(yùn)行加載宏文件。

程序的調(diào)用通過(guò)系統(tǒng)宏完成。

為了提高使用效率，可以通過(guò)執(zhí)行菜單名命令“工具—自定義”，在自定義對(duì)話框中將對(duì)應(yīng)的宏命令加入工具欄中以方便隨時(shí)調(diào)用，如圖4所示[2]。

圖4 將宏命令添加至工具欄

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)Excel二次開發(fā)的應(yīng)用，結(jié)合循環(huán)嵌套的文件搜索算法實(shí)現(xiàn)從FTP服務(wù)器上批量下載文件，再利用超鏈接形成項(xiàng)目文件總目錄，解決了以往逐項(xiàng)下載文件中工作量大，耗時(shí)長(zhǎng)以及文件的查閱不方便的問題，極大的提高了工作效率和質(zhì)量。同時(shí)充分的展示Excel二次開發(fā)帶來(lái)的便利，具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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Layout designof highly flexible hemming island

ZHOU Tian-jian, LIU Dun-dun, LU Zhi-hao, FAN Yi, ZENG Feng-li

U466；U468；TH165；TP29

：A

1009-0134(2017)01-0104-08

2016-09-01

周天劍（1981 -），男，工程師，碩士，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。