汽车制造工艺改进案例分析.docxVIP

汽车制造工艺改进案例分析

一、引言：车身焊接车间的“老大难”问题

在汽车制造四大工艺（冲压、焊接、涂装、总装）中，车身焊接车间（BodyShop）扮演着承上启下的关键角色，其工艺水平直接决定了车身的结构强度、尺寸精度乃至整车的安全性与NVH性能。本文以国内某主流合资汽车企业（下称“该企业”）某主力车型车身焊接车间的一次典型工艺改进项目为例，详细阐述如何通过系统性分析与针对性措施，解决长期困扰生产的瓶颈工位问题，以期为行业内类似场景提供借鉴。

该企业某款SUV车型自上市以来，市场反响热烈，产能需求持续攀升。然而，车身焊接车间的侧围内板与地板总成合拼工位（下称“合拼工位”）却逐渐成为制约整体产能提升的关键瓶颈。该工位自动化程度高，涉及多台机器人协同作业，但其设备故障率偏高、生产节拍不稳定、焊接合格率波动较大，不仅导致频繁的停线调整，也给后续工序带来了额外的尺寸匹配压力。

二、现状分析与问题界定

（一）瓶颈现象描述

合拼工位主要负责将左侧围内板总成、右侧围内板总成与地板总成进行精确定位、夹紧并焊接成车身下部主体结构（下车体）。该工位是车身焊接的“咽喉”，其节拍直接影响后续所有工位的生产节奏。经连续两周的数据统计分析，该工位呈现以下突出问题：

1.设备综合效率（OEE）偏低：平均OEE仅为75%左右，低于车间平均水平约8个百分点。其中，设备故障停机占比最大，主要表现为机器人焊枪碰撞、定位销断裂、夹具气缸动作异常等。

2.生产节拍不稳定：标准节拍为90秒/台，但实际运行中，该工位时常出现节拍超时，最长单次超时可达30秒，导致后续工位出现“等米下锅”的情况。

3.焊接质量波动：该工位部分关键焊点的熔深、强度及外观合格率未能稳定达标，特别是在高强度钢搭接区域，虚焊、假焊等缺陷时有发生，增加了后续质检与返修工作量。

（二）初步原因排查

项目团队首先采用“鱼骨图分析法”，从“人、机、料、法、环、测”六个维度对问题进行初步梳理：

*人员：操作技工对复杂夹具的日常点检、微调技能是否到位？新员工培训是否充分？

*设备：机器人选型是否匹配当前负载与运动轨迹要求？夹具定位机构是否存在设计缺陷或过度磨损？焊枪、焊钳等消耗品是否存在质量差异？

*物料：上游工序（侧围内板、地板总成）来料尺寸精度是否稳定？板材材质、厚度是否存在批次性波动？

*方法：焊接参数（电流、电压、焊接时间、压力）设置是否最优？机器人运动轨迹规划是否合理？作业指导书是否清晰、可执行？

*环境：车间温湿度、电网电压稳定性对设备及焊接过程有无影响？

*测量：在线检测设备（如激光检测、三坐标测量）的精度是否满足要求？检测频次是否足够？

通过现场观察、员工访谈、数据分析及初步试验，团队将焦点初步锁定在设备（夹具定位精度与机器人运动）、方法（焊接参数与轨迹）及物料（来料一致性）三个主要方面。

三、深度分析与根因定位

（一）夹具定位系统的“隐形杀手”

合拼工位采用的是多套气动/伺服驱动的定位夹具，用于保证侧围与地板在焊接过程中的相对位置精度。项目团队联合设备维护部门与夹具供应商，利用精密水平仪、百分表及激光跟踪仪对夹具进行了全面的精度复测。

结果发现：

1.部分定位销与导向套存在过度磨损：长期高频次的工件装卸与夹紧动作，导致定位销直径变小、导向套内孔变大，配合间隙超差，直接影响定位精度。

2.关键夹紧单元气缸存在“爬行”现象：部分负责将侧围与地板压紧的气缸，在低速运行时出现速度不均匀、卡顿现象，导致夹紧力不稳定，焊接过程中工件易产生微小位移。

3.夹具基准块存在微量变形与松动：长期承受焊接应力与工件冲击，部分基准块的安装螺栓有松动迹象，基准面也出现了微观变形。

这些问题共同作用，使得工件在焊接前的初始定位精度就存在波动，为后续焊接质量与机器人作业稳定性埋下隐患。

（二）机器人焊接轨迹与参数的“不匹配”

针对机器人焊枪碰撞与焊接质量问题，团队调取了机器人的运行日志，并利用机器人自带的示教器对关键焊接路径进行了复核。

发现的主要问题包括：

1.机器人运动轨迹存在“死点”：在某些复杂焊缝的过渡区域，机器人TCP（工具中心点）姿态调整过于剧烈，导致机器人关节到达运动极限或奇异点附近，引起运动不平稳甚至卡顿，增加了焊枪与工件或夹具发生碰撞的风险。

2.焊接参数“一刀切”：对于不同板厚、不同材质（如高强钢与普通低碳钢）的搭接区域，焊接电流、电压、速度等参数未进行精细化区分设置，导致部分焊点能量输入不足或过高。

3.焊枪喷嘴清洁与更换周期不合理：由于该工位焊接任务繁重，焊枪喷嘴积渣较快，但原有的清洁与更换周期未能根据实际情况及时调整，导致电弧不稳，影响焊接质量。

（三）上游来料尺寸波动的“蝴蝶效应”

车身焊接是典型的“累积误差”过程，上游工