汽车总装生产线设计分析

发表时间:2019/12/18   来源:《基层建设》2019年第26期   作者:陈显 王际魁
[导读] 摘要:近几年随着我国经济实力和科研力量的逐渐增强,汽车制造的设计步骤和工业技术也得到了突飞猛进的发展。
        中汽昌兴(洛阳)机电设备工程有限公司  河南省洛阳市  471003
        摘要:近几年随着我国经济实力和科研力量的逐渐增强,汽车制造的设计步骤和工业技术也得到了突飞猛进的发展。为明确我国汽车总装线的设计步骤和方法,从根本上保障我国汽车生产行业的技术水平和质量。论文从汽车总装生产概述入手,对汽车总装线的设计步骤和方法进行分析,以期通过该种方式进一步完善我国企业生产制造中总装线的工艺流程和技术水平,优化汽车总装线的方法,促进我国汽车制造行业整体生产制造水平的提升。
        关键词:汽车;总装线;设计步骤;方法
        对于一般的机械产品与电器产品的生产而言,往往装配是最后一道工序,而这道工序涉及到的内容主要是对产品的检测与调整,一旦这一环节出现问题,那么就无法实现各零件集结并向一个整体的转换,产品的功能就无法发挥。而总装就是指将零件、部件以及合件的装配,并严格根据一定的技术要求与质量要求,实现完整产品的联结—组合的过程。
        1汽车总装生产概述
        汽车作为机械产品的一种,其生产工艺与流程十分复杂,根据其构造,可以将汽车的组成分为四项,即发动机、底盘、车身以及电器设备。其中底盘又涉及到多个系统,例如行驶系统、操纵系统、转向系统、传动系统、制动系统以及燃油供给系统等等。根据汽车的大总成,又可将其拆分为发动机、变速器、离合器、车架、前桥、后桥、车轮、悬架以及驾驶室车厢等。对于汽车制造厂而言,如果其规模较大,综合性较强,那么通常情况下这些总成都是由不同独立的专业工厂来完成生产,并且将生产完成的部件向总装配车间运送并完成总装,或者总装的工作直接由总装配厂来承担。一般一辆大中型汽车的总装配零件可达到数百种,共计数千余件。随着现阶段汽车制造的不断进步与发展,汽车制造尤其是轿车的制造工艺的精密度要求越来越高,相关电器辅助设备的完善程度也随之提升,零部件与总成数量不断增加。因此,汽车总装的工作量越来越大,其复杂程度可想而知。
        汽车的总装指的是改变与调整生产对象的数量与外观的工艺过程。就数量的调整而言,具体表现在装配过程中零部件、总成数量的增加,同时这些零部件与总成会根据一定的要求进行联结,最后形成一个整体,进而完成产品的整个生产过程。而对于外观的改变来讲,具体表现为产品装配过程中,零部件与总成根据一定的位置关系进行结合,其外形也随之变化,最后实现一部整车的生产。由此可见,汽车的装配十分复杂,需要我们对汽车的零部件与总成进行联结最终实现一部整车的组成的工艺工程进行深入的研究与探讨,并提出有效的方式方法,严格按照相关规定,并以此进行相关文件的编制,而这一过程中就是汽车总装的工艺设计。
        2汽车总装线参数确定方法
        汽车总装线参数确定主要是在整个汽车总装线的工作流程中对其总装目标的外形和特点等进行全面的分析,从而构建“两个确定”。
        第一,确定总装汽车的三维空间。根据汽车总装线的目标物从其结构上对汽车的长度、宽度、高度三方面对其三维空间结构进行确定,从而对汽车的实际生产型号的标准进行确定。汽车总装线汽车总装三维空间参数的确定能够为汽车总装线的控制和管理提供准确的空间数据信息,使其步骤设计更加精确。第二,确定总装汽车各个部分的重量。该参数的确定主要是根据目标汽车的生产需求对其各个环节的重量和总重实施参数确定,从而实现在汽车总装线设计工作过程中能
        够准确、迅速地进行移动运输,完成总装的准备工作。
        汽车总装线的设计参数确定除了“两个确定”外还需要对其总装线的工艺参数和生产要素进行确定,从而更加准确地为其总装线的设计和实施实提供参数。首先,在汽车总装线的工艺参数确定的过程中主要是根据目标汽车所使用的材料和需要进行组装的工艺部分进行处理,充分发挥总装线材料与工艺的实质性,促进汽车总装线工作质量的提升。其次,在汽车总装线的生产要素参数确定的过程中主要是根据汽车总装线的工作人员数量,对其进行整体生产人员要素的控制。此外,在汽车总装线中对汽车的总装定额、生产节拍、工作强度、工作时间进行规划,实现生产流程参数化执行,改进总装线的工作效率。
        3汽车总装线工艺的设计及方法
        汽车总装线流水线内需要不同的总装工艺,这样才能够完成总装线的根本设计。因此,汽车总装线工艺的设计需要根据汽车企业的生产计划和汽车市场的整体情况,对其进行选择。例如,大众汽车的生产战略为中端汽车消费行业,其在总装线工艺中更加强调的是总装线总体成本和效益的关系。因此,其总装线工艺设计的要点是对总装线流程的实施成本和预期收益进行规划,从而实现低成本、高效益的汽车总装线工艺。而宝马汽车企业注重的是高端市场的发展,其在总装线的设计上更加注重的是高端品质和各个部件的品质。因此,总装线的工艺必须从每一个细节处入手,完善细节和整体总装技术,其总装线的工艺流程应该更加细致化,从而实现汽车的总装。汽车总装线的运输链的速度和装配人员的熟练度是其汽车总装线日常生产总量和质量的主要影响因素。因此,在其方法改进的过程中必须强化转配人员的熟练度,提升总装线运输速度,缩短总装线时间,从而提高工作质量。
        4汽车总装生产线布局确定
        4.1汽车总装生产线平面布局形式
        做好汽车总装线的设计需要科学布局汽车总装线的平面形式,总装线的平面布局一般有直线形、U形、S形、矩形、多层布局等形式,要结合汽车总装线的实际需要展开平面布局。目前新建的轿车总装生产线一般采用S形布局,这样可以比较节约生产用地,延长生产线的长度,增加工位数,提升线速降低节拍。
        4.2汽车总装线平面布局的方法
        汽车总装生产线一般会根据车型情况划分,一般常规动力车型分为四段,即内饰线、底盘线、外饰线和调整线;新能源车型一般会增加电力系统分装区。

目前各汽车厂商都在推行模块化平台战略,为适应这种变化和提升生产线效益,生产线每段都会有数量不等的大模块分装线(如:动力总成、前副车架总成、门总成、轮胎总成等),为主线提供组装完成的模块化总成件,一些较小的零件则会在距离适中的位置集中分装。为适应用户的多元化需求和提升柔性生产能力,设置零件分拣排序及SPS分拣区,使零件有序地按需配送到线旁,尽可能地节省线旁空间。
        5汽车总装生产线设备确定
        5.1运输设备确定
        车身进入总装生产线前一般使用积放链或滑橇的形式进行储存和编组,具体使用什么方案需要考虑涂装生产线的输出形式进行配合,同时考虑存储量及厂房空间;生产主线一般是大平板、支撑板链或吊具等形式进行输送;模块分装线一般使用托盘或吊具形式进行输送。在设计输送设备时应使用工业工程知识结合产品特性合理安排高低工位,尽量使员工在较为舒适的环境下进行作业,随着人机工程研究的深入出现了C型吊具、升降大平板及坐式机械手等优化员工作业环境的运输设备。
        5.2大模块上线设备确定
        通过产品多功能结构与各种零部件相互关系的组合,把汽车各子系统产品结构与相互零部件组装集成为大总成模块,可以显著缩短生产线长度、加快生产节拍、优化装配工艺和降低制造成本。目前总装工艺的模块化应用主要有前端模块化、车门模块化、底盘模块化、顶棚集成化、油箱集成化、排气集成化、仪表台模块化、前后保险杠模块化及车轮模块化等。产品结构模块化中最具代表性的是底盘模块化,它融合了目前各种先进的装配工艺技术,使用可调托盘柔性生产,大大提高了生产线的效率。
        5.3液体、气体检测/加注设备确定
        机油、制动液、冷却液、动力转向液及空调冷媒等加注设备向着抽真空加注、自动检测及自动定量加注等功能集成设备趋势发展,出现了气液组合加注设备的应用。为了更好地控制整车质量,对加注腔体的检测和加注工作部分企业进行了分离,确保质量分段控制,避免问题集中爆发。
        5.4专用设备确定
        总装整体工序中,部分装配工序由于装配空间狭小、吸收公差或零附件复杂等原因导致装配人员出现非常规作业姿势,装配人机性很差。解决方法:一方面通过采用自动化机器人代替人工装配,另一方面需要定制专用工装确保员工能够较为舒适高效地完成作业。
        5.5智能系统确定
        质量管理系统,为能够实现关键和重要参数100%合格,越来越多的使用自动设备,自动设备同时具备自动检测功能,实时监控各项质量数据和对数据进行分析处理。例如:电动拧紧机,力矩拧紧广泛采用高精度电动拧紧设备,具备在线动态力矩控制与监测功能;工厂联网形成力矩数据化网络系统,实时监控拧紧质量、数据储存和追溯、数据信息分析处理等,进行智能统计过程控制(SPC),稳定和提高制造过程控制能力。将自动化设备整合到一个质量管理系统中,对生产过程质量进行控制的质量系统已出具规模,并越趋完善。
        MES系统,汽车总装生产线在多车型柔性混线生产的趋势下,线旁储料空间不足以存放种类繁多的物料,限制了生产线的柔性化和物流效率。目前的解决方式是使用以MES系统为基础的按需配送。如MES系统与随行配料系统(SPS)结合的物流形式。SPS是指一种以单台份向生产线准时化配送的物流方式。该物流方式将拣料与装配分开,使各自作业更加专业化和模块化,有利于消除员工不必要的非增值操作,有效防止总装装配线的错漏装问题,从而提高装配质量;同时配合随车物料投放形式可以减少线边物料摆放空间约束,且采用自动导引小车(AGV)运输代替人工物流,满足准时化的高要求及多车型混线物流配送要求,是一种普遍采用的物流趋势。
        ANDON系统,汽车总装生产线构成复杂,当任何一个环节出现问题是都要及时传递相关管理人员,方便管理人员快速解决问题恢复生产线运行。目前采用的ANDON系统主要是为生产现场人员提供呼叫功能,并对呼叫时间进行记录,并形成统计清单便于后续分析及开展预防性工作。
        结语:
        汽车总装线是汽车生产完成装配中的收尾环节,同样在整个汽车生产的流程中占有重要的位置。随着当前我国现代技术和管理水平的不断提升,未来在汽车总装线的设计步骤和方法上必须与时俱进,实现汽车总装工艺与现代工艺的完美结合,以汽车工艺为入手点,提高对设备、人员、财力等诸多方面的优化控制,提高生产效率,保证产品质量。从而为我国汽车生产制造行业的发展提供专业、高效的生产技术和管理技术。我们要发展自身优势,提高市场占有率。以汽车企业的发展战略目标为基础,以企业的生产目的为根本,实现企业总装线生产工艺的规划,保障各个环节工作的协调性和效率性,从而促进我国汽车批量生产质量的提升,达到我们自身发展的目标要求。
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