車架的共線生產(chǎn)方法探討

黃 丹

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

車架的共線生產(chǎn)方法探討

黃 丹

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

通過對不同平臺的車型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝規(guī)劃、工藝設(shè)計(jì)、柔性切換裝置進(jìn)行分析，探討車架中心共線生產(chǎn)的方法。

車架中心；柔性；共線

隨著汽車市場的快速發(fā)展，消費(fèi)者對汽車的需求也在發(fā)生變化，如何在激烈的市場競爭中獲得客戶的青睞，更好更快地推陳出新成為了一種很重要的手段。對汽車制造企業(yè)，研發(fā)時(shí)間和成本是新車型成功與否的重要制約因素。要縮短開發(fā)周期和降低制造成本，一個(gè)較好的解決辦法是開發(fā)出能夠適應(yīng)多平臺多車型的共線制造的自動化生產(chǎn)線，這樣不但節(jié)省了生產(chǎn)準(zhǔn)備的成本，同時(shí)還大大地縮短了制造的開發(fā)周期[1]。

車架是汽車的基礎(chǔ)構(gòu)架，一般稱為底盤大梁架，發(fā)動機(jī)、變速器、轉(zhuǎn)向器及車身部分等重要部件都固定其上，因此多平臺多車型的自動化共線生產(chǎn)線的核心是如何做好車架的共線生產(chǎn)。車架的分類有承載式車架、非承載式車架、半承載式車架、前承載后半承載式車架共4種[2]。不同類型的車架的結(jié)構(gòu)劃分、搭接形式和定位方式都不同，這些都決定了車架共線生產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì)及開發(fā)、工裝的定位和柔性切換的難度大。本文主要是探討我司汽車主要車架型式——承載式車架和前承載后半承載式車架這2種不同車架的共線生產(chǎn)的方法。

1 工藝分析

承載式車架是用金屬制成堅(jiān)固的車身，再將發(fā)動機(jī)、懸架等機(jī)械零件直接安裝在車身上。這個(gè)車身承受所有的載荷，充當(dāng)車架，所以準(zhǔn)確稱呼應(yīng)為“無車架結(jié)構(gòu)的承載式車身”，見圖1.

圖1 承載式車架

前承載后半承載式車架是通過前后大梁的貫穿，然后進(jìn)行大梁焊接，再安裝前地板，見圖2.

圖2 前承載后半承載車架

承載式車架是經(jīng)由前車體、后部下車體和前地板在一個(gè)工位同時(shí)上件搭接形成，而前承載后半承載式車架是首先通過前車體和后部下車體的縱梁搭接形成主體框架，然后再上前地板。這兩種車架的車身搭接方式和BOP（boll of process）差異性較大（見圖3、圖4），每個(gè)總成的定位至少需要4個(gè)定位夾具，由于定位孔X/Y/Z方向的差異性，不同車架的共線生產(chǎn)存在難度，必須要通過進(jìn)行切換工裝來實(shí)現(xiàn)滿足共線的生產(chǎn)需求。同時(shí)差異性的定位和上件方式，也決定了車架的共線生產(chǎn)無法使用相同的工藝，必須對工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，使其可以實(shí)現(xiàn)車架的共線生產(chǎn)[3]。

圖3 承載式車架的BOP

圖4 前承載后半承載式車架BOP

2 工藝開發(fā)

我司為了實(shí)現(xiàn)車架的共線生產(chǎn)，成立了車架中心。車架中心項(xiàng)目是以兩種不同的車架形式的BOP（boll of process）為基礎(chǔ)，通過對各個(gè)車型BOP（boll of process）進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)以及車型差異性的分析，對車架中心進(jìn)行工藝方案分析、工藝規(guī)劃、工藝設(shè)備規(guī)劃，建立一個(gè)不同車架結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)共線生產(chǎn)的車架中心。

車架中心工裝設(shè)計(jì)考慮柔性化并兼容未來產(chǎn)品（含車型變異及拓廣），并且定位基準(zhǔn)盡量統(tǒng)一。拼臺盡可能柔性化，同時(shí)利用機(jī)器人焊接及輸送，增加生產(chǎn)線的柔性。在方案設(shè)計(jì)中，兼顧將來車型的導(dǎo)入及提速。除了部分工位采用人工裝件，其余采用機(jī)器人進(jìn)行焊接。

考慮到車型的柔性及工裝的切換，同時(shí)為了便于后續(xù)節(jié)拍的提升，線體的設(shè)計(jì)采用的是“魚骨”的形式（見圖5），后續(xù)可以通過在預(yù)留的場地增加工位及相應(yīng)的機(jī)器人，可以將節(jié)拍進(jìn)行提升。

圖5 線體的布局圖

3 柔性切換裝置

3.1 滑臺切換

不同車架的縱梁、橫梁及散件的零件狀態(tài)及數(shù)量都不同，定位及裝件方式也存在差異。為了提高機(jī)器人的利用率，在不影響裝件及焊接的情況下，縱梁、橫梁及散件采用人工統(tǒng)一上件的形式。同時(shí)要實(shí)現(xiàn)不同車架的共線生產(chǎn)，難度比較大，而夾具越多，焊接的干涉區(qū)也會越多，這樣會大大影響機(jī)器人的焊接效率。因此要考慮到不同車架的共線生產(chǎn)時(shí)，拼臺設(shè)計(jì)為上下兩部分的滑臺形式，上部為可切換的滑臺工裝，下部為固定不動基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，滑臺是通過軌道實(shí)現(xiàn)滑移，滑臺上的工裝跟滑臺是通過滾輪來相互接觸，前方設(shè)計(jì)有一個(gè)X向和Z向的“凹”的定位塊，這樣既可以保證精度又能夠?qū)崿F(xiàn)快速切換。不同車架進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，滑臺上的工裝進(jìn)行整體切換?；_上的工裝通過滑臺上的滾輪轉(zhuǎn)移到切換小車上，然后進(jìn)行不同車架的定位工裝的切換（見圖6）。為了便于切換，所有滑臺上的工裝是電、氣及信號采用快插裝置進(jìn)行切換。

圖6 滑臺示意圖

該工位采用的是滑臺整體切換的形式。而滑臺的使用可以人機(jī)交付存在的安全問題，同時(shí)可以通過切換滑臺上的工裝不同車架的共線生產(chǎn)。

3.2 精確小車對中臺

對于后部下車體和前地板焊合件，采用在線旁設(shè)計(jì)有精確小車對中臺，人工從物流料框進(jìn)行吊運(yùn)到精確小車對中臺，然后采用機(jī)器人抓取進(jìn)行裝件定位。為了確保零件位置精度以便于機(jī)器人的抓取，零件放置到對中臺上需要進(jìn)銷，不同車型車架的差異也導(dǎo)致共線生產(chǎn)無法實(shí)現(xiàn)。因此對中臺設(shè)計(jì)成精確小車的形式，在無法實(shí)現(xiàn)共線生產(chǎn)時(shí)，將通過推換精確小車來實(shí)現(xiàn)兼容從而達(dá)到共線生產(chǎn)。

3.3 抓手存放方式

對于已經(jīng)明確的車型，在對抓手進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)采用兼容的形式，而對于后續(xù)的新增車型，需要通過切換抓手實(shí)現(xiàn)兼容。為了節(jié)省生產(chǎn)線的布局，以及降低投資成本，切換下來的抓手存放在滑臺的工裝上，因此在現(xiàn)有的拼臺上都設(shè)計(jì)有抓手存放的支撐，后續(xù)抓手無法實(shí)現(xiàn)兼容時(shí)，通過推換滑臺實(shí)現(xiàn)工裝和抓手同時(shí)切換。

4 應(yīng)用

作為公司的首個(gè)車架中心項(xiàng)目，改變了現(xiàn)有的單一手工生產(chǎn)線模式。整個(gè)車架中心都采用機(jī)器人進(jìn)行焊接，采用人工裝件和機(jī)器人抓件兩種方式，工位間采用機(jī)器人進(jìn)行搬運(yùn)增加柔性。同時(shí)車架中心的設(shè)計(jì)是多平臺車型的柔性共線，減少了后續(xù)車型的投入費(fèi)用及生產(chǎn)線投入調(diào)試時(shí)間。車架中心前車體區(qū)域基于現(xiàn)有的人工專線對比，單班減人20人，焊接自動化率達(dá)到100%，年節(jié)約人力成本600萬元人民幣。而后部下車體逐步轉(zhuǎn)為廠內(nèi)件，對于后續(xù)的年度車型及新產(chǎn)品車型可以實(shí)現(xiàn)快速導(dǎo)入，同時(shí)可以很大地提升產(chǎn)品質(zhì)量。

5 結(jié)束語

通過對我司兩種不同車架生產(chǎn)方式進(jìn)行對比，基于現(xiàn)有的BOP進(jìn)行匯總分析，打破現(xiàn)有生產(chǎn)模式，對車架中心進(jìn)行了詳細(xì)的工藝方案分析及優(yōu)化、工藝規(guī)劃及優(yōu)化、工藝設(shè)備規(guī)劃及優(yōu)化，在我公司內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了不同車架的共線生產(chǎn)，為實(shí)現(xiàn)“低成本、高價(jià)值”的理念添上了重要的一筆，為實(shí)現(xiàn)全自動化制造奠定了基礎(chǔ)。

[1]陳瑜.白車身共線制造的應(yīng)用研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2007：1-10.

[2]王瑋.白車身機(jī)器人焊裝自動線關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)的研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2010：3.

[3]沈永飛，覃鑫，謝陳陽.下車體大總成柔性上線定位方法探討[J].裝備制造技術(shù)，2015（6）：171-173.

To Explore the Method of Frame Center Line

HUANG Dan（SAIC GM Wuling Automobile Limited by Share Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Based on the different platform models of product structure，process planning,process design，flexible switching device analysis method of frame center production line.

frame center；flexible；collinear

U468

A

1672-545X（2016）11-0228-03

2016-08-24

黃丹（1984-），女，廣西柳州人，本科，工程師，研究方向：車身焊接工藝規(guī)劃。