張軍寶

摘 要：近年來汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代快，訂單化生產(chǎn)、多車型混線生產(chǎn)等趨勢已成主流，汽車后橋部件裝配生產(chǎn)線也要適應(yīng)柔性化生產(chǎn)需要。AGV組成的生產(chǎn)裝配線具有柔性化、快速布置、方便更改工位和工藝等優(yōu)點(diǎn)。文章以某一線汽車品牌新能源BEV車型的后橋裝配線為例，闡述AGV是如何組建新能源汽車后橋裝配的柔性生產(chǎn)線。

關(guān)鍵詞：AGV;裝配線;BEV后橋

中圖分類號：U463 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）04-177-03

Application Design of AGV in Rear Axle Assembly Line of BEV

Zhang Junbao

（?Shenyang Xinsong Robot Automation Co.， Ltd.， Liaoning Shenyang 110169?）

Abstract：?In recent years， the trend of automobile product upgrading， order production and multi-model mixed line production has become the mainstream， and the assembly line of rear axle component of automobile is also suitable for flexible production. The production assembly line composed of AGV has the advantages of flexible， rapid arrangement， convenient change of station and process， etc. Taking the rear axle assembly line of a first-line automobile brand new energy BEV model as an example， this paper describes how the AGV is a flexible production line for the new energy automobile rear axle assembly.

Keywords： AGV; Assembly line; BEV rear axle

CLC NO.： U463 ?Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2020）04-177-03

前言

汽車行業(yè)現(xiàn)正經(jīng)歷著巨大的變革，產(chǎn)品生命周期不斷縮短，更快的更新?lián)Q代速度，更個性化的訂單定制化生產(chǎn)，多種車型、配置的共線混產(chǎn)已成為現(xiàn)今汽車行業(yè)大趨勢。與之配套的汽車主要零部件生產(chǎn)，如發(fā)動機(jī)、變速箱、懸架系統(tǒng)等裝配生產(chǎn)也隨之產(chǎn)生了與傳統(tǒng)裝配生產(chǎn)工藝截然不同的變革。

傳統(tǒng)汽車后橋裝配線多以動力輥道線作為輸送后橋部件在各個裝配工位按工序流轉(zhuǎn)的輸送設(shè)備。動力輥道組成的裝配生產(chǎn)線主要缺點(diǎn)是設(shè)計施工安裝完畢后工位工藝不能輕易更改。

1 背景分析

1.1 BEV新能源車后橋特點(diǎn)

新能源車的后橋照比燃油車型的后橋照比傳統(tǒng)車型后橋結(jié)構(gòu)會多出電池逆變器、控制器等器件，裝配工藝比傳統(tǒng)燃油車型復(fù)雜。工位工序也會多。裝配后的測試環(huán)節(jié)也會更加嚴(yán)格。

1.2 項目背景

隨著國內(nèi)?CAFC企業(yè)平均燃料消耗量法則的推廣實施，車企需要生產(chǎn)更多的新能源純電、混動車型來平衡企業(yè)燃油消耗指標(biāo)。各國也先后公布了燃油車禁售的時間表。在這個大背景下，某國外一線品牌也著手發(fā)布其中型SUV的純電動（BEV）車型，將其引入國內(nèi)生產(chǎn)。本文介紹的AGV后橋裝配線就是為其配套而建設(shè)的。

2 AGV裝配線設(shè)計

該款純電動車型后橋重約350Kg，夾具約400Kg。生產(chǎn)采用一臺AGV配置一套夾具，一套夾具裝持一個后橋工件，按工藝順序依次走行各個裝配工位。

環(huán)線布置有19個工位，見圖1，其中1個Bypass支路工位，1個備用工位，1個WA（Wheel Alignment） station工位。在環(huán)線東側(cè)布置維修區(qū)域及維修支路路線。操作工位長度：4.5M生產(chǎn)節(jié)拍：18U/h 既每小時完成18個工件的裝配。

2.1 AGV車型設(shè)計

根據(jù)產(chǎn)品尺寸、重量確定AGV的負(fù)載參數(shù)，選取驅(qū)動輪驅(qū)動電機(jī)功率、隨動輪，確定輪系。設(shè)計車體結(jié)構(gòu)，排布電氣布局。業(yè)主是歐洲一線品牌客戶，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)參考CE和TUV認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，出具TUV認(rèn)證報告。

2.2 AGV動力系統(tǒng)設(shè)計

AGV設(shè)計中最重要的就是動力系統(tǒng)設(shè)計，其流程見圖2.，其又細(xì)分為輪系設(shè)計、驅(qū)動功率計算、電機(jī)選取。

2.3 輪系設(shè)計

根據(jù)后橋工件的最終裝配重量及其夾具的重量，選取設(shè)計負(fù)載為1噸的背馱型（Deck）AGV。后橋裝配工藝編排路線是環(huán)形路線，無側(cè)移、自旋運(yùn)動方式，無需采用全方位（OMNi-Moving）輪系結(jié)構(gòu)。裝配工藝中WA工位與Wheel Alignment設(shè)備對接，有對AGV停車精度有±3mm的要求，在AGV主流驅(qū)動輪方式單舵輪和差動舵輪兩種方式中橫向比較，單舵輪方式可以保證更高的走行和停車精度，所以AGV輪系選定單舵輪驅(qū)動+2定向隨動輪方式。

2.4 驅(qū)動功率計算

現(xiàn)今AGV系統(tǒng)主流的電氣系統(tǒng)電壓有24V、48V和96V幾種，對于中低負(fù)載一般選擇24V系統(tǒng)電壓。

選擇驅(qū)動電機(jī)，計算電機(jī)功率。

根據(jù)：

計算電機(jī)功率P=600W。

統(tǒng)計AGV車體電氣系統(tǒng)其它電氣用電量，在停車待機(jī)狀態(tài)電流約5A，在全速運(yùn)行狀態(tài)電流約20A。根據(jù)環(huán)線工位工作時長，排布充電站布局，初步選定4個充電站布置在停車工作時長較長的工位。結(jié)合節(jié)拍計算，計算電池電量損耗及補(bǔ)充，按照充電效率和近充滿時充電效率降低等因素，取電量補(bǔ)充余量20%，選取60AH鋰離子動力電池。驗算4個充電站可以滿足充放使用要求。

2.5 AGV車數(shù)計算

根據(jù)工位長度，生產(chǎn)節(jié)拍，每工位操作工藝時長。計算AGV單車行走全流程時長，根據(jù)產(chǎn)量節(jié)拍，綜合設(shè)備效率，即可計算出所需AGV車數(shù)量。

2.6 AGV車體布局設(shè)計

外形結(jié)構(gòu)：AGV車體一般分為三大主要功能艙，驅(qū)動輪艙、電池艙和電器艙（見圖2）。AGV底盤布局分為驅(qū)動輪、隨動輪和其它功能模塊，驅(qū)動輪艙功能是安裝AGV驅(qū)動輪及其附件，為AGV行走提供驅(qū)動力及控制行走方向，內(nèi)部結(jié)構(gòu)有驅(qū)動輪輪體、行走電機(jī)、舵電機(jī)、減速器和行走碼盤，舵碼盤及限位傳感器、動力線纜、控制線纜。電池艙功能是安裝AGV動力電池、充電接觸器等，為AGV行走提供電力供應(yīng)，并與地面充電機(jī)構(gòu)動作對動力電池進(jìn)行充電。

2.7 AGV車體結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真

車體設(shè)計應(yīng)用SolidWorks（SW）軟件建立三維實體模型，可有效的確定車體的質(zhì)量、體積、重心等參數(shù)，便于后續(xù)的模型分析和制造，并可提供精確的參數(shù)化實體造型和工程設(shè)計圖。

2.8 AGV控制系統(tǒng)

AGV車主控采用西門子Simatic S7-1200系列PLC。其通過AGV車載無線路由器與AGV控制臺無線連接，接收控制臺指令，上報車體狀態(tài)。AGV車體主控制器通過CAN總線與下級運(yùn)動控制器MCU（Motion Control Unit）相連，MCU控制AGV車體上各個運(yùn)動軸，如行走電機(jī)，舵電機(jī)等。AGV車體主控制器通過CAN總線與AGV車體上各傳感器、控制器相連，如通過安全繼電器與激光防碰傳感器PLS相連，與導(dǎo)航傳感器、RFID和電池供電系統(tǒng)相連。

2.9 上層控制架構(gòu)

AGV上層汽車廠控制系統(tǒng)IPS-X進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，接收生產(chǎn)指令，上報AGV系統(tǒng)狀態(tài)及生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。

3 AGV裝配線實施效果

通過對BEV車型后橋裝配工藝的理解和設(shè)計，實施了以

AGV替代傳統(tǒng)輸送輥道線的新裝配線模式，徹底改變了輥道線占用場地，不易改變工位工藝的弊端。更好的適應(yīng)了未來該車型的升級換代需求，使裝配線具備柔性生產(chǎn)能力。符合業(yè)主集團(tuán)未來幾年生產(chǎn)裝備的智能化發(fā)展方向。為后續(xù)工程規(guī)劃樹立了樣板項目。更切合了國家智能制造大發(fā)展戰(zhàn)略，引領(lǐng)了國內(nèi)行業(yè)發(fā)展方向。其應(yīng)用非常具有該領(lǐng)域先進(jìn)代表性，實施后現(xiàn)場生產(chǎn)使用效果也很理想，見圖3。值得在同行業(yè)中應(yīng)用推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 王軍建，尚小輝.AGV小車技術(shù)及其在汽車制造行業(yè)的應(yīng)用[J].汽車實用技術(shù)，2016，（5）：187-189，199.doi： 10.16638/j.issn. 1671-7988. 2016.05.061.

[2] 程建偉，張長勇，褚海波，王興財.基于S7-200的AGV控制系統(tǒng)設(shè)計[J].機(jī)電工程技術(shù)，2016，45（6）：80-84.doi：10.3969/j.issn.1009- 9492. 2016.06.021.