作者 |贾亮，许锦光，郑晓旭，等
（一汽-大众汽车有限公司，广东佛山528000）
0、引言
在国内外疫情的持续影响，全球局势不断变动的背景下，整车销量走势不强，开源节流和降本增效已成为各大汽车厂的迫切需求。生产系统是制造型企业创造价值的最根本来源和最重要的环节，其中所蕴藏的巨大效能提升潜力亟待发掘。因此，需要重新审视汽车生产的工艺流程，发挥现有设备的最大效能，消除不必要的浪费。特别是跨工序间的、辅助的工艺浪费，往往被忽视。本文结合某大型合资汽车厂的实践经验，分析研究如何通过改进工艺，取消前盖工装的使用，实现降本增效的目的。
1、工艺现状
1.1 工艺流程
前盖工装属于工艺辅具，作为媒介用于人员、机器人打开和关闭前盖，涉及涂装和总装过程。工装用螺母固定于前盖螺钉上。为使螺钉能电泳上漆以保证防腐性能，工装在电泳后由人员安装到前盖上，如图1所示。工装固定后，之后的所有工序均会使用到，包括PVC喷涂、面漆前打磨、面漆喷涂、面漆后精修、空腔灌蜡等。待车身进入总装安装完前盖支撑辅具，工装将被拆下，由物流运回涂装反复循环使用。
图1 安装前盖工装图
1.2 问题分析
工装的安装和拆卸属于辅助工艺，对客户未产生实质价值，为隐藏的浪费。除工装的制作费用外，工装的转运维护成本较高，主要体现在3方面：
（1）工装在面漆喷涂过程中会涂覆上涂料，随着使用次数增加、漆膜增厚，需定期进行脱漆处理；
（2）为确保工装精度，需定期用检具进行检查，如若不合格涉及修复或报废；
（3）工装在涂装和总装间转运，涉及流程长，需专门人员转运。
如果能通过改进工艺实现无需使用前盖工装，则提升人效、降低制造成本。工装的使用方可分为人员和机器人两类。现场模拟确认，人员开关前盖可直接托举前盖内板，无需借助工装。因此，如能实现机器人开关前盖而无需使用工装，将可实现前盖工装取消。
2、优化方案
问题的关键点转变为机器人在无工装情况下如何实现开关前盖完成喷涂，涉及PVC喷涂机器人和面漆喷涂机器人。
2.1 PVC喷涂工艺改进
2.1.1 方案设计
PVC涂胶线工艺由人员操作和机器人喷涂共同完成，人员操作工位和机器人喷涂站交替排布。原工艺涉及人员开关前盖3次，机器人开关前盖1次。如果在生产线前端将前盖打开并支撑，在生产线末端再将前盖关闭，机器人就无需开关前盖，且可节约来回开关盖3次。对于该方案，人员操作、机器人喷涂理论上均可行。此时，车身将以前盖打开的状态进入机器人站，如图2所示。
图2 前盖打开状态图
2.1.2 注意事项及解决方法
机器人喷涂前盖时，为使PVC胶精确覆盖钣金折边且保持优良外观，对空间位置稳定性要求极高。机器人视觉定位补偿值通常为±10像素点，即要求所有车身，前盖喷涂区域的空间位置偏差在±1mm以内，否则机器人将报故障而无法喷涂。支撑杆将前盖支起后，支撑杆对侧前盖尖角位置理论上空间位置偏差最大，因此选取该点作为空间位置偏差评估点。同一支撑杆不同车身，经视觉检测后空间位置偏差如表1所示。10台车身，最大偏差和最小偏差分别为-5像素点和+3像素点，偏差绝对值均值为2.7像素点。因此，以目前的装配工艺和车身尺寸稳定性，可以满足喷涂机器人的工艺要求。
表1 同一支撑杆不同车身点A空间位置偏差
支撑杆尺寸稳定性非常关键。首批订做10根支撑杆，安装在同一车身上进行视觉定位检测测试，结果如表2所示。
表2 同一车身不同支撑杆点A空间位置偏差
因此，以目前车身尺寸状态，通过控制支撑杆尺寸验收标准，可以保证前盖打开状态下空间位置稳定性满足机器人喷涂要求。
2.1.3 方案实施
车身以前盖打开的状态进入机器人站，将改变机器人的喷涂方式，需重新设计喷嘴。新旧喷嘴和喷涂示意图如图3所示。原喷涂方式为关闭前盖喷涂，机器人在前盖外侧，因此需要使用勾枪，即图3喷嘴A；当前盖打开后，机器人可以伸到前盖内侧，因此用直枪，即图3喷嘴B。
图3 新旧喷嘴和喷涂示意图
根据新方案设定视觉识别参考系和测量点，重新制作仿形。批量运行，前盖空间位置偏差如图4所示。绝大部分偏差在±2像素点范围内，喷涂成功率接近100%，喷涂质量合格。实践证明新方案可行。
图4 前盖测量点位置偏差统计图
2.2 面漆喷涂工艺改进
2.2.1 方案设计
面漆喷涂线为全自动机器人喷涂。喷涂发动机舱和前盖内表面时需打开前盖，原开盖工艺如图5所示。机器人开盖勾勾取前盖工装圆环，将前盖抬升至固定高度。
图5 利用工装开盖图
如果取消工装，则需要开盖勾直接接触前盖，将前盖抬升。接触点的选取很关键，至少需满足两个条件：第一，足够强度，避免支撑时产生坑包缺陷或导致钣金变形。第二，装配后不外露。漆膜未烘干，开盖勾与前盖接触时会破坏漆膜。经评估，满足上述条件的接触点有两个，如图6所示。点A后续会装配前盖锁环，点B后续会装配前盖塑料密封条，满足外观要求。
图6可用于支撑开盖的接触点
2.2.2 注意事项与解决方法
（1）减少漆雾聚集
一方面，取消接触点周围喷涂，待前盖落下，开盖勾脱离与前盖接触后再喷涂，如图7所示。该方法可大幅降低开盖勾积漆；另一方面，仿形优化，通过机器人喷涂姿态和开关枪点精确调节，减少接触点外围区域喷涂时漆雾聚集至开盖勾。接触点的选取对仿形优化影响较大。图6中接触点B方案较点A方案更难规避漆雾。因此选择点A作为接触点。经测试，进一步优化仿形，连续可喷涂约48台车无质量问题。
图7 接触点喷涂方式
（2）减缓积漆滴落或被吹扫至车身表面
开盖勾为钢制材料，表面光滑，积漆极易滴落。通过在开盖勾上缠绕无纺布，可实现连续喷涂65台车无质量问题。
3、总 结
传统汽车产业已是红海市场，对制造环节成本降低和产线改进提升工艺效率的需求愈发迫切。通过对现有生产工艺的审视，发现前盖工装为隐藏的工艺浪费。研究分析取消前盖工装条件下，机器人自动喷涂PVC和面漆的可能性和工艺方案。详细探讨了新工艺潜在风险点，并制定出有效改进措施。最终通过改进机器人喷涂工艺，实现前盖工装取消。该工艺改进，节约工装维护成本约10万元/年，减少工时投入52 s/车，节约工装存储空间并消除工装安装、运输、清洗过程的安全隐患。
完整内容请见《涂层与防护》2023-04期
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