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        淺談柔性車(chē)身生產(chǎn)線的改造開(kāi)發(fā)——微型客車(chē)N107&N108柔性車(chē)身共線生產(chǎn)的技術(shù)改造

        2012-02-26 11:48:16高穎閣蔡小平鄒春榮
        裝備制造技術(shù) 2012年2期

        高穎閣,蔡小平,李 飛,史 敏,鄒春榮

        (上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司,廣西 柳 州 545007)

        上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司主導(dǎo)產(chǎn)品N1五菱之光/五菱揚(yáng)光客車(chē),自上市以來(lái),以其美觀大方的外觀造型、寬敞實(shí)用的內(nèi)部空間以及優(yōu)良的性能,贏得了廣大用戶(hù)的青睞,產(chǎn)銷(xiāo)量逐年攀升,成為單一車(chē)型過(guò)百萬(wàn)的車(chē)企。N107車(chē)是上汽通用五菱公司生產(chǎn)的“五菱之光”、“五菱揚(yáng)光”系列微型客車(chē)年度車(chē)型。為了滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求和適應(yīng)市場(chǎng)變化,公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)N108年度車(chē)型。

        N108是在N107車(chē)的基礎(chǔ)上,將前車(chē)體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改,及車(chē)架增加一些新增配置的懸掛。為縮短工裝開(kāi)發(fā)周期,使新產(chǎn)品盡快上市,并且降低成本,根椐制造策略,N107、N108兩種車(chē)型并行生產(chǎn),且要共享一條生產(chǎn)線,進(jìn)行柔性生產(chǎn),生產(chǎn)節(jié)拍要求達(dá)到35 J/h。為了滿足這種需求,必須對(duì)原來(lái)的N107車(chē)身生產(chǎn)線的工藝和工裝進(jìn)行柔性化改造。

        N107與N108都是屬于公司N平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的年度車(chē)型,下車(chē)體的車(chē)架總成沒(méi)有發(fā)生很大變化,車(chē)架下面定位工藝孔沒(méi)有發(fā)生變化,整個(gè)生產(chǎn)線的前后大梁定位和自動(dòng)輸送線,經(jīng)過(guò)適當(dāng)合理的改造后,能適應(yīng)柔性生產(chǎn)線的需要。這是根據(jù)制造策略來(lái)改造N107生產(chǎn)線為N107&N108柔性生產(chǎn)線的基礎(chǔ)。由于N108是在N107車(chē)的基礎(chǔ)上,將前車(chē)體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改,及車(chē)架增加一些新增配置的懸掛,所以N108是在N107車(chē)的基礎(chǔ)上,將前車(chē)體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改,及車(chē)架增加一些新增配置的懸掛。所以,要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的柔性生產(chǎn)且保持生產(chǎn)節(jié)拍不變。

        經(jīng)過(guò)對(duì)N107生產(chǎn)線的焊裝工藝及每個(gè)工位工裝(包括自動(dòng)輸送線)的詳細(xì)了解和深入分析,并結(jié)合原有生產(chǎn)節(jié)拍,制定出N107生產(chǎn)線需要改造的工位(見(jiàn)圖 1)。

        圖1 柔性生產(chǎn)線改造工位示意圖(斜黑體是需要改造工位)

        此次技術(shù)改造的要點(diǎn)和難點(diǎn),在于怎樣合理安排N108改變零件總成在生產(chǎn)線上的焊裝順序及相對(duì)應(yīng)的工裝改造。

        1 兩種前隔板實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)及輸送上線

        (1)由于前隔板總成發(fā)生了變化,原有下車(chē)體50#的N107定位工裝,不能應(yīng)用于N108定位(見(jiàn)圖2)。經(jīng)對(duì)兩者對(duì)比,兩者的主定位工藝孔位置沒(méi)有變,只是輔助定位工藝孔發(fā)生了變化;兩者前隔板Y平面的定位面有一部分是一樣的,選擇合適的位置,選用合適的定位機(jī)構(gòu),能夠保證用一套定位塊,來(lái)給兩種前隔板定位。就考慮將工裝的主定位銷(xiāo)設(shè)計(jì)成兩個(gè)方向可調(diào)的固定機(jī)構(gòu),將輔助定位銷(xiāo)設(shè)計(jì)成帶導(dǎo)向汽缸驅(qū)動(dòng)的活動(dòng)銷(xiāo),焊裝不同車(chē)型時(shí)伸出對(duì)應(yīng)的定位銷(xiāo)。設(shè)計(jì)的柔性機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖3。

        圖2 N107車(chē)型用前隔板定位夾緊機(jī)構(gòu)

        圖3 N107&N108柔性前隔板定位夾緊機(jī)構(gòu)

        其工作過(guò)程為:焊裝N107時(shí),N107車(chē)型對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)定位銷(xiāo)伸出,N108車(chē)型對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)定位銷(xiāo)縮回,首先N107的零件前隔板總成預(yù)裝到位,前后大梁定位夾緊單元定位夾緊下車(chē)體,左右柔性前隔板定位工裝推進(jìn)并夾緊(兩個(gè)定位銷(xiāo)起導(dǎo)向定位作用),焊接。

        焊裝N108時(shí),108車(chē)型對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)定位銷(xiāo)伸出,N107車(chē)型對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)定位銷(xiāo)縮回,首先N108的零件前隔板總成預(yù)裝到位,前后大梁定位夾緊單元定位夾緊下車(chē)體,左右柔性前隔板定位工裝推進(jìn)并夾緊(兩個(gè)定位銷(xiāo)起導(dǎo)向定位作用),焊接。此時(shí)N108輔助定位銷(xiāo)伸出,N107輔助定位銷(xiāo)縮回

        (2)N107前隔板總成上線是自動(dòng)輸送上線,其吊點(diǎn)是由3點(diǎn)起吊。由于N108前隔板結(jié)構(gòu)改變,其兩側(cè)只剩下兩個(gè)定位工藝孔,不能用來(lái)起吊,否則工藝孔變形,影響該工位前隔板定位這三點(diǎn)起吊方式已經(jīng)不適用。經(jīng)過(guò)對(duì)兩個(gè)前隔板總成的結(jié)構(gòu)分析,且從安全操作角度出發(fā),將起吊點(diǎn)變?yōu)椋ㄈ鐖D4、圖5所示)起吊兩點(diǎn),并采用安全帶的扣環(huán)為釣鉤,防止脫落,保護(hù)下面操作人員安全。同時(shí)可以節(jié)省掛第三點(diǎn)吊鉤的時(shí)間,減少非增殖時(shí)間。

        圖4 柔性N107前隔板兩點(diǎn)起吊

        圖5 柔性N108前隔板兩點(diǎn)起吊

        2 新增彎梁加強(qiáng)板焊接的工位布置和工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        (1)根據(jù)制造策略,N107生產(chǎn)線改造能生產(chǎn)N108,不能新增拼臺(tái),必須在原有拼臺(tái)上面改造。新增零件的焊裝,必須前后大梁定位單元將下車(chē)體夾緊定位后進(jìn)行,且本著低成本、高效率的原則,將新增工裝安置到有前后大梁定位單元的下車(chē)體70#。工序是在下車(chē)體70#運(yùn)用新增工裝,將N108新增彎梁加強(qiáng)板焊接左右各6點(diǎn)定位焊接,剩余焊點(diǎn)放在下車(chē)體80#補(bǔ)焊,就能達(dá)到預(yù)定生產(chǎn)節(jié)拍。

        (2)由于N108新增彎梁加強(qiáng)板的位置,在前大梁定位單元的上方,增加了彎梁加強(qiáng)板的推拉定位機(jī)構(gòu)單元后,上部空間已經(jīng)沒(méi)有前大梁定位單元的位置,壓板外翻轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)不能使用;輸送線又是聯(lián)動(dòng)擺桿液壓拉動(dòng)式,在其升降前后運(yùn)動(dòng)的范圍內(nèi),不能有干涉其運(yùn)動(dòng)的物體,車(chē)架下面能夠使用的空間很少,沒(méi)有辦法用傳統(tǒng)定位夾緊單元來(lái)定位夾緊前大梁。經(jīng)運(yùn)用重新設(shè)計(jì)的汽缸驅(qū)動(dòng)力外延及壓板內(nèi)翻轉(zhuǎn)式定位夾緊單元,來(lái)定位夾緊前大梁(見(jiàn)圖6),從而保證在有限空間內(nèi),實(shí)現(xiàn)前大梁的定位夾緊。汽缸驅(qū)動(dòng)力外延及壓板內(nèi)翻轉(zhuǎn)式定位夾緊單元詳圖見(jiàn)圖7。

        圖6 汽缸驅(qū)動(dòng)力外延及壓板內(nèi)翻轉(zhuǎn)式定位夾緊單元

        圖7 汽缸驅(qū)動(dòng)力外延及壓板內(nèi)翻轉(zhuǎn)式定位夾緊單元

        (3)N107和N108都能使用汽缸驅(qū)動(dòng)力外延及壓板內(nèi)翻轉(zhuǎn)式定位夾緊單元,來(lái)定位夾緊前大梁,保證前大梁定位夾緊的柔性。對(duì)于新增彎梁加強(qiáng)板的推拉定位機(jī)構(gòu)單元,N108焊接時(shí),大汽缸將彎梁加強(qiáng)板的推拉定位機(jī)構(gòu)單元推進(jìn)(見(jiàn)圖8);N107焊接時(shí),大汽缸將彎梁加強(qiáng)板的推拉定位機(jī)構(gòu)單元拉出(見(jiàn)圖9),不影響N107的焊接。從而保證此工位的柔性。

        圖8 N108焊接時(shí)推拉定位機(jī)構(gòu)單元推進(jìn)

        圖9 N107焊接時(shí)推拉定位機(jī)構(gòu)單元退出

        3 下車(chē)體50#、70#工裝的電路與氣路控制

        (1)下車(chē)體50#是前隔板柔性工裝定位,需要依靠電、氣控來(lái)控制N107、N108輔助定位銷(xiāo)的伸縮互換;下車(chē)體70#是部分重新設(shè)計(jì)的工裝,一部分工裝只是使用于某一款車(chē)型,也需要不同的電、氣控來(lái)控制。

        (2)如果將下車(chē)體50#、下車(chē)體70#電、氣控加到整條線一起實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,改造工作量比較大、操作復(fù)雜、成本比較高。本著低成本、高效率的原則,將兩個(gè)工位更改部分的工裝由手動(dòng)氣路控制,分別增加左右各3個(gè)按鈕,一個(gè)是“N107/N108切換”,一個(gè)是“工作開(kāi)始”,一個(gè)是“工作完成”(見(jiàn)圖10)。實(shí)踐生產(chǎn)表明,應(yīng)用的效果很好。且在下車(chē)體50#的前隔板柔性工裝上面增加一個(gè)接觸開(kāi)關(guān)(見(jiàn)圖11),其功能是防錯(cuò),當(dāng)預(yù)裝的前隔板不是車(chē)型上需要的時(shí),接觸開(kāi)關(guān)連接的電控就會(huì)顯示出錯(cuò),生產(chǎn)線就會(huì)停止。

        圖10 手動(dòng)氣路控制按鈕面板

        圖11 下車(chē)體50#接觸開(kāi)關(guān)

        (3)由于現(xiàn)場(chǎng)改造使用的電、氣控元部件,都是利用公司其他項(xiàng)目沒(méi)有使用完的元部件,沒(méi)有專(zhuān)門(mén)采購(gòu),又節(jié)省一筆成本開(kāi)支。

        4 新零件與舊工裝避免干涉實(shí)現(xiàn)柔性共享

        這個(gè)干涉問(wèn)題牽涉的工位有下車(chē)體20#、30#、50#、70#及總拼20#、40#這4個(gè)工位。由于車(chē)身此部位結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間狹小,對(duì)工裝布置很不利。經(jīng)過(guò)對(duì)新零件及舊工裝(見(jiàn)圖12)分析研究,將原有工裝設(shè)計(jì)成如圖13所示結(jié)構(gòu),達(dá)到前大梁定位要求,且保證N107與N108在此工位柔性共享。

        圖12 原N107車(chē)型用前大梁定位單元

        圖13 N107&N108車(chē)型柔性前大梁定位單元

        5 改造的成果

        (1)改造成本低。整個(gè)改造總花費(fèi)不到100萬(wàn)元人民幣。

        (2)改造用時(shí)短。整個(gè)工程改造時(shí)間沒(méi)有超過(guò)4個(gè)月,而且都是利用不占正常生產(chǎn)計(jì)劃的周末、節(jié)假日時(shí)間,沒(méi)有影響公司的產(chǎn)銷(xiāo)計(jì)劃。

        (3)效率高。N107&N108柔性生產(chǎn)線,切換簡(jiǎn)便,可以實(shí)現(xiàn)兩種年度車(chē)型隨時(shí)切換,利于公司根據(jù)市場(chǎng)實(shí)際產(chǎn)銷(xiāo)情況隨時(shí)調(diào)整每種車(chē)型的生產(chǎn)計(jì)劃,滿足市場(chǎng)變化的需求。

        (4)經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)約生產(chǎn)線的投入成本——新建一條生產(chǎn)線的投入約需1 600萬(wàn)元(包括土建B+U、焊接設(shè)備、輸送系統(tǒng)、工裝夾具及配套水氣路等等)。本改造項(xiàng)目綜合節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本為

        1 600萬(wàn)元–100萬(wàn)元=1 500萬(wàn)元。

        以上計(jì)算,并不包括其他的成本(如場(chǎng)地占用、物流成本、輔助材料、工具、能源等成本)。

        6 結(jié)束語(yǔ)

        完成的本項(xiàng)目,主要應(yīng)用于N107&N108年度車(chē)型柔性生產(chǎn)線技術(shù)改造,實(shí)現(xiàn)短周期、低成本、柔性化、高價(jià)值的SGMW的制造特色,適用于大批量的微型商用汽車(chē)的生產(chǎn),具有很大的實(shí)用與推廣價(jià)值。

        通過(guò)對(duì)原生產(chǎn)線上的裝焊工序的布置和對(duì)新車(chē)型的結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行分析研究,以及對(duì)新車(chē)型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝焊工序的對(duì)拼臺(tái)工位工裝的合理改造,對(duì)相應(yīng)的焊接設(shè)備適當(dāng)增減,來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的年度車(chē)型柔性生產(chǎn),改變過(guò)去公司年度車(chē)型對(duì)生產(chǎn)線垂直切換的做法。提供了一種新的柔性生產(chǎn)線的改造模式。

        隨著汽車(chē)行業(yè)之間競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,生產(chǎn)資料的物價(jià)上漲,生產(chǎn)每輛汽車(chē)的凈利潤(rùn)越來(lái)越少;而且汽車(chē)銷(xiāo)售市場(chǎng)的劃分逐漸細(xì)化,汽車(chē)廠家需要開(kāi)發(fā)不同的車(chē)型,來(lái)滿足市場(chǎng)的不同需求。而對(duì)于有限的生產(chǎn)線來(lái)說(shuō),需要盡可能地施行柔性生產(chǎn),為適應(yīng)市場(chǎng)需求生產(chǎn)出盡可能多的車(chē)型。

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