隋維慶

柔性化拼合臺對發(fā)動機(jī)變速箱拼合的應(yīng)用研究

隋維慶

（上汽通用汽車有限公司 整車制造工程部，上海 201805）

文章研究了柔性化拼合臺對發(fā)動機(jī)變速箱拼合的影響研究。包括傳統(tǒng)動力總成拼合工藝和柔性化動力總成拼合工藝。結(jié)果表明柔性化拼合臺相較于傳統(tǒng)拼合工藝，有著一次性投資低，兼容性高，后續(xù)改造費(fèi)用少，工位面積占用低，裝配精度高的優(yōu)點(diǎn)；解決不同動力總成共線難題，使總裝車間生產(chǎn)制造更加高效，更加柔性。

動力總成；柔性拼合臺；高效

前言

動力總成由發(fā)動機(jī)和變速箱組成，拼合過程中精度要求高；在多車型共線的工廠，還需要滿足多種動力總成組合搭配，和高生產(chǎn)節(jié)拍的要求。

在汽車制造中，動力總成的拼合在分裝線上完成，傳統(tǒng)解決方案為吊拼和臺拼。對于吊拼，對于裝配精度高的動力總成配置，如自動/無級變速箱的組合，很難達(dá)到拼合要求。對于傳統(tǒng)臺拼有兩種方式：其一，獨(dú)立式拼合臺，在線旁使用獨(dú)立的拼合臺將發(fā)動機(jī)變速箱拼合后上線，雖然滿足了裝配精度的要求，但工位占用面積大，物流運(yùn)輸難度大；其二，機(jī)運(yùn)線式拼合，發(fā)動機(jī)隨機(jī)運(yùn)線移動到拼合工位，變速箱吊運(yùn)至定位板上，通過滑軌移動定位板實(shí)現(xiàn)拼合，由于不同的發(fā)動機(jī)和變速箱的緊固及支撐點(diǎn)不同，對應(yīng)的定位板需要人工切換，切換節(jié)拍長。在高節(jié)拍生產(chǎn)節(jié)奏下，對物流排序要求高。由于生產(chǎn)需求，同一個(gè)總裝車間（一條生產(chǎn)線）往往需要拼合多種配置的發(fā)動機(jī)（CSS和SGE）和變速箱（無級，自動，手動）；發(fā)動機(jī)變速箱搭配種類多，裝配精度要求高。有鑒于此，柔性化拼合臺是一種很好的解決方式，它是一種旋轉(zhuǎn)式的拼合臺，節(jié)省了工位面積?？尚D(zhuǎn)切換4種拼合臺面，配合發(fā)動機(jī)和變速箱的支撐點(diǎn)設(shè)計(jì)，可以適用16種以上的動力總成組合，配置兼容性高，切換節(jié)拍短。以下介紹了柔性化拼合托臺的原理和運(yùn)用方式。

1 柔性化拼合臺（Flexible marriage table）

1.1 傳統(tǒng)臺拼與柔性化拼合臺概述

對于傳統(tǒng)臺拼策略，無論是獨(dú)立拼合臺還是環(huán)形機(jī)運(yùn)線臺拼，均對裝配現(xiàn)場的空間及排布要求高，造成設(shè)備、空間及人員成本偏高問題。

有鑒于此，柔性化拼合臺有著工位面積利用率高，高裝配節(jié)拍，高安裝精度及高柔性化的優(yōu)勢。

1.2 柔性化拼合臺的結(jié)構(gòu)功能及使用流程

1.2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)功能

柔性化拼合臺是一種旋轉(zhuǎn)式的發(fā)動機(jī)與變速箱拼合臺，裝置包括：旋轉(zhuǎn)臺基座1、主安裝臂2、電氣控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3、皮帶輪粗導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)4、發(fā)動機(jī)定位板5、變速箱定位板6、主安裝臂旋轉(zhuǎn)控制盤7、主安裝臂變速箱板導(dǎo)向及滑動機(jī)構(gòu)8。如下圖1所示。

圖1 柔性化發(fā)動機(jī)變速箱旋轉(zhuǎn)式拼合臺系統(tǒng)的立體視圖

共4個(gè)主安裝臂，每個(gè)橫臂上有4個(gè)平面；每個(gè)平面上布置有發(fā)動機(jī)和變速箱定位板，定位板上設(shè)計(jì)有發(fā)動機(jī)/變速箱支撐特征；通過翻起，翻下支撐撐桿，或旋轉(zhuǎn)安裝臂切換不同臺面以滿足多種動力總成搭配的拼合需求；既高效利用了工位面積，也提高了動力總成拼合的種類。推動滑動手柄，使變速箱與發(fā)動機(jī)拼合面貼合，手動預(yù)緊螺釘，選擇對應(yīng)套筒，安裝至電動扭矩槍，對螺釘進(jìn)行緊固操作。如下圖2所示。

圖2 柔性化拼合臺－主安裝臂的細(xì)節(jié)圖

1.2.2工位使用流程

柔性拼合臺逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由四個(gè)相同的主安裝臂組成4個(gè)獨(dú)立工位。

（1）1號工位

發(fā)動機(jī)吊至拼合臺前，讀取裝配車輛信息清單上車輛配置以獲取需要進(jìn)行裝配的發(fā)動機(jī)與變速箱組合信息。轉(zhuǎn)動主安裝臂旋轉(zhuǎn)控制盤，使得與當(dāng)前動力總成組合對應(yīng)的主安裝臂上的發(fā)動機(jī)定位板和變速箱定位板水平朝上，氣動鎖止系統(tǒng)啟動，使主安裝臂無法轉(zhuǎn)動。主安裝臂位置調(diào)整完畢后，進(jìn)一步調(diào)整皮帶輪粗導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)（通過旋轉(zhuǎn)支架選擇不同定位機(jī)構(gòu)）、發(fā)動機(jī)定位板（通過翻起，翻下定位板上的撐桿），使其支撐位置同當(dāng)前的動力總成組合對應(yīng)。利用吊鉤將發(fā)動機(jī)吊起，調(diào)整姿態(tài)后，由粗導(dǎo)向定位自上向下放置到對應(yīng)的發(fā)動機(jī)定位特征上。發(fā)動機(jī)安裝穩(wěn)定后，使用掃描槍掃描發(fā)動機(jī)自帶的條形識別碼，通過IT系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)動機(jī)編號識別。

（2）2號工位

類似地，調(diào)整變速箱定位板（通過翻起，翻下定位板上的撐桿），使其支撐位置同當(dāng)前的動力總成組合對應(yīng)。吊取變速箱，自上向下沿變速箱定位板上導(dǎo)向塊安裝定位至變速箱定位板。變速箱安裝定位穩(wěn)定后，使用掃描槍掃描變速箱自帶的條形識別碼，通過IT系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)動機(jī)編號識別。

（3）3號工位

通過操作主安裝臂上滑動手柄，推動變速箱使之與發(fā)動機(jī)拼合面貼合。取變速箱螺釘三個(gè)，通過手動預(yù)緊后，選擇對應(yīng)的螺釘套筒，安裝至電動扭矩槍，對螺釘進(jìn)行緊固操作。通過槍體套筒處傳感器分析扭矩值及轉(zhuǎn)角，并進(jìn)行判定是否合格。在不合格的情況下進(jìn)行停線處理，在合格的情況下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4）4號工位

吊取拼合完成后動力總成至發(fā)動機(jī)分裝線。

具體工藝操作和布局如下圖3所示。

圖3 柔性拼合臺工位料架分布圖

1.3 柔性化拼合臺的投資性能對比

1.3.1與傳統(tǒng)策略性能對比

傳統(tǒng)臺拼策略，無論是獨(dú)立拼合臺，還是環(huán)機(jī)運(yùn)線拼合；對多種動力總成的拼合兼容性低，無法滿足多品種，高節(jié)拍的生產(chǎn)。柔性化拼合臺每個(gè)橫臂上有4個(gè)平面，每個(gè)平面上可布置2個(gè)拼合臺面，通過旋轉(zhuǎn)該橫臂切換這四個(gè)臺面，可以適用10種以上的動力總成組合，拼合兼容性高。

在工位面積利用率上，獨(dú)立拼合臺需采用多個(gè)拼合臺來滿足多種動力總成的拼合，多個(gè)拼合臺占地面積成倍增加。環(huán)機(jī)運(yùn)線：動力總成拼合滑板整體放置于環(huán)形機(jī)運(yùn)輥道上，由物流人員在其中一側(cè)取放發(fā)動機(jī)，另一側(cè)取放變速箱，總裝人員進(jìn)行拼合并緊固3-4個(gè)緊固點(diǎn)后在機(jī)運(yùn)線末端吊運(yùn)至發(fā)動機(jī)分裝機(jī)運(yùn)線。

圖4 動力總成拼合滑板俯視圖與側(cè)視圖

環(huán)形機(jī)運(yùn)輥道占用面積較大，發(fā)動機(jī)與變速箱料架只能在其兩側(cè)分布，面積利用率低。

圖5 環(huán)機(jī)運(yùn)線拼合分布圖

柔性化拼合臺每個(gè)主安裝臂上都有4個(gè)拼合平面，相當(dāng)于4個(gè)獨(dú)立拼合臺，卻僅占用一個(gè)獨(dú)立拼合臺的面積。相較于環(huán)機(jī)運(yùn)線，柔性化拼合臺的占地面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于環(huán)形機(jī)運(yùn)輥道，而旋轉(zhuǎn)拼合的原理，發(fā)動機(jī)與變速箱料架可以在柔性拼合臺四周均衡分布，亦能盤活四周物料的存儲空間。

圖6 環(huán)機(jī)運(yùn)線拼合分布圖

除此之外，柔性化拼合臺在拼合精度，生產(chǎn)效率，工裝維護(hù)標(biāo)定和經(jīng)濟(jì)效益上都占有一定程度的優(yōu)勢。如下圖所示，柔性化拼合臺柔性高，精度高，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益高，可推廣至各工廠和行業(yè)中使用。

表1 柔性化拼合臺與傳統(tǒng)拼合的性能對比

1.3.2與傳統(tǒng)策略投資對比

一般發(fā)動機(jī)與變速箱的吊取放置，拼裝的工藝需要單班2人進(jìn)行操作。需要多組人員進(jìn)行操作（單班4人），造成設(shè)備與人員成本偏高。

環(huán)機(jī)運(yùn)線通過更換不同的定位板來滿足多種動力總成的拼合，使得定位板的種類及數(shù)量大大增加，造成設(shè)備成本急劇增高。

柔性化拼合臺的高兼容性使得設(shè)備與人員成本大大減少，后續(xù)改造費(fèi)用低。

2 總結(jié)

柔性化拼合臺將復(fù)雜的拼合操作分解為簡單的四個(gè)步驟，降低了每個(gè)操作人員的操作強(qiáng)度與難度：

（1）吊取發(fā)動機(jī)放置在發(fā)動機(jī)定位板上；

（2）吊取變速箱放置在變速箱定位板上；

（3）通過滑軌滑動變速箱定位板，拼合發(fā)動機(jī)與變速箱為動力總成，打緊緊固螺釘；

（4）吊取動力總成至發(fā)動機(jī)分裝線上。

通過旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，提高了工位的面積使用率（4個(gè)主安裝臂），提高了多種動力總成的兼容性（每個(gè)主安裝臂上4個(gè)平面，每個(gè)平面上布置2個(gè)拼合臺面），大大降低了生產(chǎn)節(jié)拍的壓力。在投資方面，柔性化拼合臺改造費(fèi)用，維護(hù)費(fèi)用低，可推廣到各汽車主機(jī)廠使用的社會經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 鄭德權(quán).汽車總裝工藝[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2012.

[2] 馮立艷.機(jī)械原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2012.

Application research of the Flexible marriage process Between Engine and Transmission

Sui Weiqing

（SAIC General Motors Co., Ltd. Vehicle Manufacture department, Shanghai 201805）

The influence of the flexible marriage process between engine and transmission on vehicle was studied. Including traditional marriage process between engine and transmission, the flexible marriage process between engine and transmission. The results show that the flexible marriage has a lower one-time and modified investment, more accuracy, is more flexible, occupies less work station layout, than the traditional marriage process. It solves the difficult problem of manufacturing different powertrain in the same production line. Make the general assembly plant more efficient and intelligent.

Powertrain; The flexible marriage process; Efficiency and intelligence

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.04.012

U464

A

1671-7988(2021)04-35-03

U464

A

1671-7988(2021)04-35-03

隋維慶，男，碩士，2019年畢業(yè)于上海東華大學(xué)工程管理專業(yè)，現(xiàn)任上汽通用汽車有限公司VME總裝技術(shù)經(jīng)理，善于總裝先期工藝開發(fā)，同步工程正向開發(fā)，總裝工裝設(shè)備開發(fā)等。