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        基于柔性化的汽車儀表臺裝配線技術(shù)及其應(yīng)用

        2020-09-10 07:22:44吳耿雄謝景山
        內(nèi)燃機(jī)與配件 2020年2期

        吳耿雄 謝景山

        摘要:為了節(jié)約建造及運(yùn)營汽車儀表臺裝配線的投資成本、縮短制造周期、提高生產(chǎn)兼容的柔性化能力,對總裝工廠建造前期進(jìn)行綜合考慮,研究滿足投資最小化、建造周期最短化、柔性兼容能力最大化的儀表臺裝配系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)方案。對國內(nèi)主機(jī)廠的調(diào)查,總裝工廠里儀表臺裝配線主要采用主裝配線以外獨(dú)立建一條懸掛線進(jìn)行儀表臺裝配,并用升降機(jī)及空中輸送線來實(shí)現(xiàn)與主輸送線對點(diǎn)銜接,構(gòu)成完整的單循環(huán)流水線,傳統(tǒng)懸掛線建造周期長,設(shè)備投資大,工位數(shù)固定等特點(diǎn),柔性化及成本效率相對較低,面對需產(chǎn)能變化或是新機(jī)種導(dǎo)入時(shí),存在明顯的柔性化改造困難,存在較大的投資,偏長的改造周期等突出課題;本文通過研究新的構(gòu)思和線體設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)大幅度提升柔性化能力,將建造投資和后期改造投資最小化,并確保后期適用性升級周期最短化。

        關(guān)鍵詞:儀表臺裝配線;AGV小車;空中懸掛線;SPS物流模式

        0? 引言

        在汽車主機(jī)廠建造汽車生產(chǎn)線進(jìn)行流水線作業(yè),實(shí)現(xiàn)高效、快速生產(chǎn)出高品質(zhì)、高一致性的汽車商品,提供給顧客滿意的產(chǎn)品也實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的生產(chǎn)盈利,在總裝工廠建造主輸送線、發(fā)動機(jī)裝配線、儀表臺裝配線、車門裝配線等線體的運(yùn)作來進(jìn)行生產(chǎn)環(huán)節(jié)的分聚匯流實(shí)現(xiàn)整車零件裝配;因此在生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)和建造過程中需要考慮到當(dāng)前投入必要的投資建造具備當(dāng)下需要生產(chǎn)的機(jī)種和車型,按照短期的生產(chǎn)任務(wù)、目標(biāo)設(shè)定相關(guān)的生產(chǎn)線規(guī)格,并且需要伴隨著市場的變化、車型機(jī)種的升級變化,需不斷進(jìn)行升級改造,做到生產(chǎn)能力與市場需求形成快速聯(lián)動;本文定位于全新的儀表臺裝配工藝系統(tǒng),采用新的制造工藝實(shí)現(xiàn)初期投資的最小化,并且能夠具備高度柔性化,應(yīng)對未來多變的市場需求,可以實(shí)現(xiàn)快速的、改造周期最小化的生產(chǎn)工藝,并將這個(gè)新工藝建造、使用于汽車儀表臺的生產(chǎn)應(yīng)用中。

        1? 傳統(tǒng)的儀表臺裝配線的建造工藝特點(diǎn)及其分析

        1.1 傳統(tǒng)儀表臺分裝線(儀表臺裝配線)的概況

        傳統(tǒng)的儀表臺裝配線形式:空中懸掛線的形式,驅(qū)動模式主要有積放鏈驅(qū)動方式和摩擦輪驅(qū)動方式,通過空中3米的驅(qū)動動力帶動裝配線,空中廠房需設(shè)置載荷吊點(diǎn),吊點(diǎn)的設(shè)計(jì)負(fù)載能力為3000kg/m2。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式在量產(chǎn)中出現(xiàn)的課題及相關(guān)不足:

        ①由于采用懸掛線的形式整體投資高、造價(jià)相對較高,建造周期長,施工難度大(升降機(jī)配置,空中完成件輸送線體);

        ②作業(yè)中出現(xiàn)晃動影響作業(yè)性,由于懸掛線的形式在生產(chǎn)線流動過程由于重心隨著裝配零件出現(xiàn)變化及作業(yè)施力情況下出現(xiàn)整體晃動(±8°);

        ③整體空中線的產(chǎn)能變化柔性差,改造工期長等(調(diào)查某工廠 2011年24萬能擴(kuò)中的18個(gè)工位延長到24個(gè)工位,需要進(jìn)行區(qū)域線段拆除延長工程,耗費(fèi)投資大、工期長);

        作業(yè)工位數(shù)=∑理論裝配工時(shí)÷設(shè)計(jì)編成率÷產(chǎn)能設(shè)計(jì)節(jié)拍

        設(shè)計(jì)編成率=單位工位理論裝配工時(shí)÷產(chǎn)能設(shè)計(jì)節(jié)拍

        產(chǎn)艱設(shè)計(jì)節(jié)拍=∑全天開動時(shí)間÷理論稼動率÷設(shè)計(jì)日產(chǎn)量

        ④后期導(dǎo)入SPS物流模式,在原有吊具上搭載SPS臺車牽引,由于受力及規(guī)格難以兼容,出現(xiàn)吊架連接部位磨損嚴(yán)重,SPS臺車在行進(jìn)中出現(xiàn)干涉和卡阻等不良現(xiàn)象,造成稼動損失。

        1.2 傳統(tǒng)儀表臺裝配線的主要技術(shù)

        ①組成:吊架,地面空中驅(qū)動鏈條(高度2700mm),升降機(jī)2臺,空中輸送鏈1條(高度6000mm),空中輸送線安全網(wǎng)。

        ②功能:作業(yè)線體及輸送線體組成;作業(yè)線體:由20個(gè)吊架組成一個(gè)橢圓形的循環(huán)線,按照生產(chǎn)體制節(jié)拍(24萬/年:75JPH)運(yùn)轉(zhuǎn),提供24個(gè)工位給裝配員工進(jìn)行作業(yè);輸送線體:主要負(fù)責(zé)將空吊架或者儀表臺完成件輸送到指定的地方進(jìn)行下個(gè)工序,采用空中懸掛軌道的方式,分別有地面2700mm。

        ③作業(yè)過程:儀表臺空吊架進(jìn)入作業(yè)區(qū),員工將儀表臺橫梁、線束等零件按照順序安裝到儀表臺橫梁上,在作業(yè)過程中由于零件不斷裝配使得整個(gè)吊架不斷擺動(±8°),存在影響正常作業(yè)和帶來品質(zhì)不良的隱患。

        ④調(diào)查發(fā)現(xiàn)某儀表臺裝配線于2006年建設(shè)完成后投入使用,并于2010年進(jìn)行24萬能擴(kuò)改造,改造工程,拆除環(huán)線中一段空中輸送軌道,并延長作業(yè)線長度(共20m,增加6個(gè)作業(yè)工位),耗時(shí)8天,存在投資大、改造工期長,生產(chǎn)產(chǎn)量損失大等問題。

        1.3 傳統(tǒng)儀表臺裝配線的特點(diǎn)總結(jié)

        傳統(tǒng)裝配線的優(yōu)點(diǎn)有基礎(chǔ)穩(wěn)固,生產(chǎn)穩(wěn)定,缺點(diǎn)主要有由于整體設(shè)備形式復(fù)雜、空中鋼結(jié)構(gòu)限制,延伸柔性化能力較差,其一前期的生產(chǎn)規(guī)劃用地相對固定,無法克服一些現(xiàn)場環(huán)境上的困難,其二后期的延伸改造工程復(fù)雜,需要投入投資及改造工期綜合成本較大。

        2? 柔性化技術(shù)的儀表臺裝配線的建造工藝特點(diǎn)及其分析

        2.1 設(shè)計(jì)的技術(shù)方案

        技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn):原懸掛式設(shè)計(jì)成為地面臺板式。

        ①儀表臺裝配部位中心支架與承載行走底座的中心新偏差設(shè)計(jì),裝配部位中心線與底座中心線距離200mm,以及與臺板邊緣(靠近作業(yè)者端)200mm,偏心設(shè)計(jì)主要考慮作業(yè)性,消除作業(yè)者與整體臺車的干涉,此設(shè)計(jì)經(jīng)過長達(dá)3個(gè)月(約5000臺車生產(chǎn)試驗(yàn))的試驗(yàn)而確認(rèn)的規(guī)格。

        ②承載行走底座的高度設(shè)計(jì)(400mm)高度設(shè)計(jì)包含了能過穿越作業(yè)線的軌道以及實(shí)現(xiàn)成品轉(zhuǎn)移的AGV小車驅(qū)動,通過底部AGV小車與底座的連接實(shí)現(xiàn)AGV小車驅(qū)動整體儀表臺臺車。

        ③整體儀表臺車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)作業(yè)順序流程以及零件集配的過程,結(jié)合物流布置及零件取放工時(shí)考慮,儀表臺裝配部位及SPS臺車部位的關(guān)系,呈現(xiàn)左右關(guān)系(在作業(yè)角度確認(rèn)左側(cè)為裝配部位,右側(cè)為SPS零件臺車)。

        ④承載行走底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行走輪的位置設(shè)計(jì),幾個(gè)整體的臺車在不斷重量及重心變化過程中確認(rèn)整體臺車重心在4個(gè)行走輪中間,確保不出現(xiàn)臺車擺動及翻車,還在底部設(shè)計(jì)了地面軌道進(jìn)行導(dǎo)向輪。

        2.2 主體柔性化設(shè)計(jì)技術(shù)的研究和相關(guān)規(guī)格參數(shù)的論證

        臺車單元設(shè)計(jì)主體包含儀表臺裝配部位、SPS零件臺車、承載行走底座。

        ①儀表臺裝配部位:主要承擔(dān)儀表臺分裝功能,具備不同車型不同作業(yè)角度調(diào)整功能;結(jié)構(gòu)規(guī)格:長度:1948mm,高度:650mm,寬度:60mm,中心距離:200mm(兼容能力滿足車寬1.7m-2.1m的車型機(jī)種)。

        ②SPS零件臺車:將SPS零件臺車設(shè)計(jì)在裝配部位一側(cè),可以在作業(yè)中直接從臺車上取出零件進(jìn)行裝配,與裝配部位在整體流動過程中保持一體,無須進(jìn)行連接或是脫離。

        ③承載行走底座:主要承載1)儀表臺裝配部位以及2)SPS臺車,通過地面行走輪可以直接在地面移動轉(zhuǎn)移,并配合線頭的驅(qū)動輪驅(qū)動保持按照節(jié)拍速度勻速(見表1)移動由4個(gè)行走輪和支架、臺板組成。長度:2960mm,寬度:800mm;高度:400mm。

        3? 結(jié)論

        ①通過柔性化技術(shù)(本文技術(shù)已獲得國家實(shí)用新型發(fā)明專利,專利號:ZL 2017 2 0214569.7)的裝配線整體設(shè)計(jì)以下降投資為目標(biāo):設(shè)計(jì)獨(dú)立的分裝臺車,可在地面運(yùn)轉(zhuǎn)行走:

        1)本文技術(shù)的設(shè)計(jì)可減少空中行走線(作業(yè)區(qū)上空軌道、空吊架及成品空中運(yùn)輸線,包括廠房鋼結(jié)構(gòu)及載荷吊點(diǎn)等);

        2)設(shè)計(jì)為獨(dú)立模塊化作業(yè)臺車單元,可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立自動移載到主線進(jìn)行儀表臺合車,減少2臺搬送升降機(jī)。

        ②設(shè)計(jì)獨(dú)立分裝單元,在地面運(yùn)轉(zhuǎn)行走,在地面導(dǎo)向軌道中形式并輔助導(dǎo)向軌道,通過重心控制保證臺車可以在垂直及水平方面的位移限制在±2°以內(nèi),提高了裝配的作業(yè)性,解決傳統(tǒng)技術(shù)形式存在的作業(yè)中晃動(擺動)的品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。

        ③針對原技術(shù)在進(jìn)行改造(如增加工位)需投資大、工程量多、工期長的特性改善:設(shè)計(jì)成獨(dú)立分裝單元,并實(shí)現(xiàn)分離結(jié)合可隨時(shí)調(diào)整的結(jié)構(gòu):

        1)模塊化單元在作業(yè)線上首工位摩擦輪驅(qū)動,并通過驅(qū)動力傳遞推動的形式實(shí)現(xiàn)工藝線體按照節(jié)拍均速運(yùn)轉(zhuǎn),快速段或轉(zhuǎn)移段可獨(dú)立行走,沒有固定的驅(qū)動軌道,在滿足延長裝配線或是新機(jī)種導(dǎo)入時(shí),僅增加延長的臺車數(shù)量以及移動首工位的驅(qū)動輪即可;

        2)無需建造荷載吊點(diǎn)工程,簡化結(jié)構(gòu),并且無控制軌道,在廠房設(shè)計(jì)中上空無須設(shè)置吊點(diǎn)(減少20個(gè)左右)可以節(jié)約廠房設(shè)計(jì)載荷及其建造投資費(fèi)用。

        ④本文技術(shù)方案可延伸應(yīng)用在整車生產(chǎn)的焊裝、涂裝、總裝生產(chǎn)線體,因其靈活性可大幅度減少車體裝配線的投資和建造周期,同時(shí)具備了良好的未來應(yīng)用兼容能力,調(diào)查近10年來,主機(jī)廠的發(fā)展過程中,為了提高效率降低制造成本,不時(shí)導(dǎo)入了不同類型、不同功能的全自動化設(shè)備,本文技術(shù)相對傳統(tǒng)裝配線上體現(xiàn)了明顯的兼容優(yōu)勢,可快速、低成本得滿足自動化輔助功能需求,可利用其柔性化特性在任意需要設(shè)置工位設(shè)置停止器即可滿足。

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