嚴(yán)星,陳平,古加能,盧俊康,劉海洋,練海歐

(1.廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院, 廣東廣州 511434；2.沃爾沃汽車(中國)投資有限公司臺(tái)州路橋分公司，浙江臺(tái)州 318000)

0 引言

合裝工藝是總裝車間最為復(fù)雜的一個(gè)工序，是底盤前后懸等部件與車身完成“結(jié)合”與“裝配”的過程。合裝工藝的好壞直接影響生產(chǎn)產(chǎn)量、質(zhì)量和效率。它的前期規(guī)劃涉及面廣，需綜合平衡產(chǎn)品平臺(tái)化、模塊化、工藝路線、平面布置、設(shè)備能力、投資、人員、維護(hù)性、人機(jī)、安全等多種因素，被稱為總裝工藝皇冠上的明珠。

1 總裝合裝工藝概述

目前國內(nèi)有兩種主流合車工藝：動(dòng)態(tài)式連續(xù)合車和靜態(tài)式啟停式合車。

1.1 動(dòng)態(tài)式連續(xù)合車

用AGV或地拖鏈或摩擦線輸送底盤零件，經(jīng)過前期對(duì)接緩沖，底盤和車身速度同步后，舉升底盤裝配件與車身合裝；合車時(shí)底盤件和車身件在輸送過程中是動(dòng)態(tài)的[1]。

動(dòng)態(tài)連續(xù)式合裝受到隨行精度的制約，合車后難以布置自動(dòng)擰緊，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管控要求較高。分體式動(dòng)態(tài)連續(xù)合裝技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的可靠性和柔性化程度較高，在美系、日系及大部分自主品牌廣泛采用。

1.2 靜態(tài)式啟停式合車

合裝托盤分裝線用地板鏈或鏈床輸送底盤件，到達(dá)合車工位， 通過快進(jìn)準(zhǔn)備工位后，車身和底盤同時(shí)到達(dá)舉升工位。通過Z向舉升完成合車，此時(shí)車身和底盤相對(duì)于輸送線X向靜止。

整體靜態(tài)啟停式合裝自動(dòng)化程度較高，產(chǎn)品質(zhì)量更多靠設(shè)備來保證。符合總裝車間“工業(yè)4.0”、“中國制造2025”的發(fā)展企業(yè)趨勢(shì)，得到越來越廣泛的應(yīng)用。整體式合裝對(duì)車身、零部件、托盤等精度的要求較高。

自主品牌主機(jī)廠和設(shè)備配套廠技術(shù)積累不足，在合裝技術(shù)上一直處于模仿、追隨狀態(tài)。整體式合裝核心技術(shù)掌握在大眾、寶馬為代表的主機(jī)廠和杜爾、福瑞等國外設(shè)備供應(yīng)商中。近年來長城、吉利、傳祺等自主品牌主機(jī)廠和四院、博銳等設(shè)備供應(yīng)商通過引進(jìn)吸收和自主創(chuàng)新，突破整體式靜止合裝技術(shù)壁壘，開始逐步推廣整體式靜止合車[2]。

2 整體式靜止合車系統(tǒng)概述

輸送系統(tǒng)、合裝托盤、合車站、擰緊站、返修站、托盤庫六大部分組成整個(gè)合車系統(tǒng)。如圖1所示。

圖1 整體式靜止合車系統(tǒng)布局圖

輸送系統(tǒng)由合裝托盤輸送線、底盤一線、合裝托盤返回線形成的口字形閉環(huán)。合裝托盤線多為鏈床或地拖鏈?zhǔn)?，底盤一線由吊具帶動(dòng)托盤或托盤帶動(dòng)吊具驅(qū)動(dòng)。底盤螺栓無法正常擰緊時(shí)在返修站在線返修。輸送和返修站標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，文中重點(diǎn)介紹合裝托盤、托盤庫、合車站、擰緊站。

2.1 合裝托盤

合裝托盤由主框架、前托盤、中托盤、后托盤構(gòu)成，發(fā)動(dòng)機(jī)托盤是前托盤組件。圖2所示為整體式空托盤組件與滿載產(chǎn)品示意圖。

圖2 整體式空托盤組件與滿載產(chǎn)品示意圖

各子托盤與主框架之間以及發(fā)動(dòng)機(jī)托盤與前托盤之間均需采用快換機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)快速分離和合并。根據(jù)產(chǎn)品平臺(tái)的不同，進(jìn)行排列組合“子母式”切換。滿足底盤件分裝上件，承載輸送到合車工位[3]。

2.1.1 合裝托盤各組件功能

以燃油車型合裝托盤為例，各子托盤和主框架功能如下：

(1)主框架：承載所有子托盤和底盤件，適配合裝輸送線、底盤一線、合裝站；

(2)前托盤：裝配冷卻模塊、前懸總成(發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、副車架、前懸)；

(3)中托盤：裝配排氣管、隔熱罩、油管、制動(dòng)管等；

(4)后托盤：裝配后懸、油箱、排氣管后段，同平臺(tái)有軸距切換功能；

(5)發(fā)動(dòng)機(jī)托盤：裝配在前托盤上，實(shí)現(xiàn)多種動(dòng)力總成的模塊化快速切換[3]。

各廠家按自身平臺(tái)化水平，集成度差異很大。集成度最低的僅有前、后托盤集成前后懸，集成度最高的幾乎集成所有底盤件，集成度越高，難度越大。

2.1.2 合裝托盤精度控制

整體式靜止合車工藝，對(duì)各子要素的精度要求控制非常嚴(yán)格。主框架在焊接夾具上進(jìn)行焊接，去應(yīng)力退火處理，整體噴砂處理，再進(jìn)行矯形和整體加工。分托盤表面平面度達(dá)到±0.2 mm。托盤裝配后的整體精度需要控制在±0.35 mm之內(nèi)，部分關(guān)鍵銷的精度需要在±0.15 mm之內(nèi)。裝配后各托盤需要逐個(gè)上三坐標(biāo)檢測(cè)調(diào)整[4]。

為提升合裝成功率，各子托盤相對(duì)主托盤多數(shù)做成浮動(dòng)機(jī)構(gòu)。

2.2 合裝托盤庫

由于客戶需求的個(gè)性化、多樣化、定制化趨勢(shì)，總裝車間須提升共線混流柔性生產(chǎn)能力。托盤庫是托盤的子托盤和框架部分的庫區(qū)，為非必須項(xiàng)。當(dāng)部分工廠車型平臺(tái)較多，為滿足柔性化共線生產(chǎn)，配套建設(shè)托盤庫。

車型間有差異時(shí)，優(yōu)先選用直接避讓式(定位采用拔插、翻倒、導(dǎo)軌等形式)，其次采用子托盤滑移式(子托盤結(jié)構(gòu)相似位置不同，多用于前后懸結(jié)構(gòu)相同但軸距不同)，再次采用子托盤切換式(如更換前懸或后懸子托盤)或整體切換式(如兩款車型差異大，做兩種托盤整體切換)。當(dāng)以上都不能滿足時(shí)，采用綜合切換式，即切換大框架也切換子托盤。

托盤庫投資較高，產(chǎn)品平臺(tái)化較差、兼容性較低，車企不宜采用。

2.3 合車站

托盤承載底盤件和吊具承載車身進(jìn)入合車站后，分別對(duì)托盤和吊具進(jìn)行定位，由剪式舉升機(jī)舉升托盤，或吊具下降完成底盤與車身“結(jié)合”的過程。合車過程中，底盤和車身主要是X向運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于輸送線是靜止的。圖3—圖4分別是舉升機(jī)舉升式合車和吊具下降式合車兩種合車形式。

合車工位的自動(dòng)化程度主要取決于系統(tǒng)精度和前后減震扶持工藝，分為半自動(dòng)式(人工輔助上升并輔助對(duì)位)和全自動(dòng)式(無人值守)，如圖5—圖6所示。

合車完成后，放行進(jìn)入到擰緊站中。擰緊站車身和底盤間Z向無法調(diào)整。一旦底盤與車身對(duì)接出現(xiàn)較大偏差且放行到擰緊站，將無法擰緊對(duì)接螺栓，調(diào)整時(shí)間長，影響整個(gè)車間的效率。必須保證合裝系統(tǒng)的精度，并制定對(duì)應(yīng)放行、返修策略。識(shí)別合裝工位不成功時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，手動(dòng)模式調(diào)整舉升機(jī)下降或吊具上升，再次進(jìn)行二次合裝，或設(shè)置對(duì)應(yīng)返修站。

2.4 擰緊站

合車站完成車身與底盤“結(jié)合”后進(jìn)入“裝”的部分。對(duì)車身和底盤連接進(jìn)行擰緊。

普通燃油車型有30～50個(gè)點(diǎn)需要擰緊，且大多數(shù)是A類擰緊點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品有重大影響。

2.4.1 手動(dòng)擰緊

手動(dòng)擰緊時(shí)手持?jǐn)Q緊槍或反力臂，直接擰緊螺栓，或間接擰緊放在聯(lián)系桿上的螺栓。手動(dòng)擰緊柔性化好，精度要求低，擰緊設(shè)備投入相對(duì)較低。目前應(yīng)用最為廣泛。

2.4.2 自動(dòng)擰緊

自動(dòng)擰緊由伺服機(jī)構(gòu)帶動(dòng)擰緊槍，自動(dòng)完成螺栓的擰緊。圖7所示是擰緊槍和擰緊底座X-Y-Z伺服移動(dòng)擰緊螺栓或聯(lián)系桿。圖8所示是擰緊槍布置在擰緊臺(tái)上，整體移動(dòng)擰緊。

圖7 某主機(jī)廠擰緊槍X-Y-Z伺服擰緊 圖8 某主機(jī)廠整體擰緊臺(tái)式擰緊

自動(dòng)擰緊工藝對(duì)產(chǎn)品零件、定位系統(tǒng)、合裝托盤精度等要求較高，設(shè)備投資較大。

3 結(jié)束語

合裝工藝是總裝車間的核心樞紐工藝，通過項(xiàng)目實(shí)踐和對(duì)標(biāo)研究，簡要描述了靜止式合裝系統(tǒng)的托盤、托盤庫、合車站、擰緊站四大子系統(tǒng)規(guī)劃要點(diǎn)。對(duì)于促進(jìn)選擇合理合裝方式，規(guī)避項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，提升總裝車間的質(zhì)量、效率等目標(biāo)有一定的參考意義。