家电行业传统点焊工序自动化转型升级
2020-06-15

文/张伟亮·格力电器(石家庄)有限公司

点焊工序是家电生产过程中的一个重要工序,可以实现不同金属板材紧密连接在一起的目的。随着家电行业自动化的不断实施,冲压、注塑等板块已经得到了不同程度的自动化升级,员工作业强度、作业环境得到了较大地改善,而点焊工序由于实施难度大,行业内仍旧以传统的人工点焊作业为主,近两年,我公司通过规划和研发设计,成功实现了传统点焊工序的自动化转型升级。

传统点焊工艺

在空调器中,一些部件如底壳组件、后板组件、电机支撑架等(图1)是由多个金属板材件和金属螺栓等通过人工点焊制造加工而成,每件产品根据部件的复杂程度不同,分别需要点焊两个到几十个不等的焊点,每件产品的全部工序生产需要多人使用中频点焊机点焊作业(图2),点焊过程“火星四射”,员工作业环境差,且耗费人力多,亟需技术研发,实现自动化改造。

工艺自动化升级

工艺改进

为改善传统人工点焊费时费力、作业环境差的现状,项目组通过对空调器产品中部件的研究分析,提出“以自动化铆接为主,自动化点焊为辅”的技术改善思路,历时两年多,实现了全款产品传统点焊工艺的自动化转型升级。


图1 某款空调部分组件


图2 产品点焊工序

对于较大的部件,如底壳组件、后板组件,其为板材型面接触,接触面积较大,通常接触面宽度不小于16mm,点焊工艺生产的产品如图3 所示,针对这些部件,我们进行了工艺变更,实现了多种铆接工艺(图4)替代家电传统点焊工艺,直接改善了员工作业环境,同时使得产品质量进一步提升。

自动化生产线

在实现工艺改进之后,项目组针对不同产品进行了规划并落地了自动化铆接线体,这些线体包含线体本体、传送装置、机械手装置、铆接机构、机器人堆码等,整条自动化线体只需要1 名员工进行简单的上料工作,其余工序过程如生产、堆码装车等工作,全部由机械手和机器人自动完成,而传统的人工点焊生产,每条线则需要5 ~6 人协作完成,下面以一款底壳组件产品的生产为例进行介绍。


图3 点焊工艺产品


图4 铆接代替点焊工艺的产品

空调器底壳组件产品由1 个底壳、2 个挡块、2个基脚、3 个压缩机螺栓连接而成,传统的点焊方式需要多人同时作业(图5),需要进行上料、点焊挡块、点焊基脚1、点焊基脚2、点焊螺栓、下料装车等6道工序,产品复杂,工序较多。

经过项目组研究,落地了底壳组件一个流自动化生产线,如图6 所示,本条线采用TOX 铆接工艺,通过建立双层多工位式循环流动本体,制作专用产品载具,配置机械手、机器人,实现了产品的自动化铆接生产。

具体工作流程为:线首人工进行上料→螺栓自动化点焊→挡块自动化铆接→基脚自动化铆接1 →基脚自动化铆接2 →机器人自动化堆码装车,整个流程只需1 名员工进行上料工作,自动线生产流程见图7。

实际生产及效果


图5 底壳组件人工生产模式


图6 自动化线体示例


图7 自动化工序生产流程

员工将空调器底壳产品放置在线体的工装治具内,同时在治具的相应部位上放置好3 个螺栓、挡块,产品随治具在线体上移动,移动至点焊站阻挡器处,由此站机械手抓取装有产品的治具,移动至点焊机处对三个螺栓进行自动化点焊作业,螺栓点焊完成后,机械手将治具放回线体,移动至挡块铆接站,此站机械手抓取治具,对产品进行挡块铆接作业,后工序基脚铆接也是如此完成。

在完成产品的所有自动化点焊、自动化铆接生产工序后,成品随治具移动到自动化线体末端,然后由机器人携带专用夹具,完成底壳组件成品的自动化收料、自动化装车。

采用这样的点焊改自动化铆接思路,项目组先后落地了多条不同款底壳组件类产品自动化铆接生产线,同时进一步进行项目攻关,逐步实现其他产品的自动化铆接生产,实现了传统点焊区域的重大改善。

结束语

随着技术的不断发展,通过开发、引进新的连接技术,研发对应的自动化线体,可以实现家电行业传统人工点焊工序的升级,这将极大地改善员工的作业环境与生产物料耗材消耗,实现减员增效,进一步提升工厂自动化水平,同时有利于实现制造业员工由直接操作工向自动化技能工的转变。