汽车总装配工艺的发展趋势

汽车总装配工艺的发展趋势颜文清，李斌(长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车安全一体化与智能控制重点实验室，河北保定071000)摘要：从物流、自动化、数字化、信息化、高质量等方面阐述汽车总装配工艺的发展趋势。随着我国汽车制造工业的高速发展，各汽车集团都在加大新建、扩建、引进合资、海外建厂等步伐，不断地快速学习和引进国内外最先进的汽车总装配工艺，使得各汽车集团的总装配工艺技术与国际接轨。应用最先进的总装配工艺技术，可有效降低前期投入和后期的柔性化生产。关键词：汽车；总装配工艺；自动化；数字化；信息化DevelopmentTrendofAutomobileAssemblyTechnologyYANWenqing，LIBin（TheGreatWallCorporationTechnologyCentre，HebeiProvinceAutomobileSafetyIntegrationandIntelligentControlLaboratory，BaodingHebei071000，China）Abstract：Thedevelopmenttrendofautomobileassemblyprocesswasdescribedinaspectsofgoodsflow，automation，digitalization，in-formation，goodsflowandhighquality，andetc．AlongwiththehighspeeddevelopmentofChina’sautomobilemanufacturingindustry，eachautomobilegroupwereincreasedallatthepaceofnewlybuilt，extension，introductionofthejointventure，settingupfactoriesabroad，andcontinuedtolearnandintroducethemostadvanceddomesticandforeignautomobileassemblyprocess，soastomakeeachcargroupassemblyprocesstechnologymettheinternationaltrack．Theapplicationofthemostadvancedassemblyprocesstechnologycaneffectivelyreducepro-phaseinputsandlaterflexibleproduction．Keywords：Car；Assemblyprocess；Automation；Digitalization；Information0引言我国汽车产销已连续3年超过了1500万辆，已经成为全世界汽车生产、销售第一大市场，世界各大汽车集团均将目标瞄准了中国市场。国内的各个汽车集团也不例外，都在扩建、新建、引进合资、海外建厂等，以扩大自己的产能，提升市场占有率。总装配为汽车组装的最终环节，总装配工艺技术直接制约着汽车工业的发展。目前各个汽车集团均在引进先进的工艺技术和装备。1汽车总装配工艺的发展趋势结合国外汽车工业的发展和国内汽车工业目前的状态，我国汽车总装配工艺未来的发展应围绕以下几个方面：（1）以物流为核心的理念［1］，主要包括：①总装车间的合理规划，做到工艺与物流的完美结合，合理实现零部件卸货、分拣、存储、配合等环节，保证外物流与车间接口、车间内物流、产品车流的顺畅。②线体工位上应充分考虑零部件的配送路线，从外物流到线体工位尽量减少倒运次数，大体积零部件的装配工位要分散布置（比如顶棚、仪表板、座椅等）、保证运输车辆有较大的运行空间和避免运输车辆的聚集。③采用SPS的供货方式。为满足多车型混线生产，减少错装、漏装，各汽车厂总装车间广泛采用SPS的供货方式，在前期规划时就应考虑线体的宽度、工位间距等要求，实现顺引顺建，将直接上线的零部件装配工位尽量靠近卸货区，方便运输和降低车间内物流的压力。如图1所示为汽车厂总装车间内饰线SPS模式，采用AGV小车将零部件货架运送至线体，货架固定在线体上，随线体运行。图1内饰线SPS④目前总装车间的生产纲领均较大，应尽量减少地面物流，保证车间内物流的顺畅，设置零部件机械化输送系统，如采用自行葫芦系统、地下辊道、空中输送、AGV小车自动输送等方式。⑤应考虑线旁工位器具的布置，将工艺装备放置在空中，如将总装线的各种加注设备主机、拧紧工具的控制柜等布置在空中网架平台上。（2）自动化。总装车间的自动化相对其他三大工艺较低，只局限在几个特殊的工位，简单介绍如下：①自动涂胶、自动装配玻璃：前、后风挡玻璃涂胶、侧窗玻璃涂胶、车门内板涂胶等均采用机器人自动涂胶系统，机器人可灵活地实现各种复杂动作，运动快速、平稳、重复精度较高，能够保证生产节拍、胶型尺寸，提高涂胶质量，进而提高整车的密封性。可采用机器人持风挡玻璃进行涂胶的方式，采用视频成像技术，机器人可自动将涂胶后的风挡玻璃安装到车身上。该方式更适用于卡车风挡玻璃的装配，因为卡车风挡玻璃质量较大，安装位置较高。②AGV小车在总装车间的广泛应用，主要用于物流、辅助装配等。比如：AGV小车进行零部件的自动输送，采用AGV小车升降系统进行底盘的合装，AGV小车作为分装线的输送设备等。如图2所示为采用AGV小车自动输送零部件；图3所示为采用AGV升降系统自动举升汽车底盘系统并进行辅助装配。图2AGV小车自动输送零部件图3底盘整体举升③底盘螺栓的自动拧紧：底盘合装这一段生产线采用间歇流水方式，底盘与车身结合后，由托盘带动车身运行，托盘精确定位后，拧紧轴自动进行拧紧作业，提高自动化水平和产品质量。④车门密封条自动压装、真空加注设备自动随行和返回、轮胎拧紧机自动随行拧紧和返回、机器人自动装备胎等自动化技术。如图4所示为机器人自动搬运并装配汽车仪表板总成。图4机器人自动装配仪表板总成（3）数字化。数字化是指在计算机中虚拟出工厂、工艺、制造等环境，对工厂的规划、设计、建造、生产、物流等进行三维设计、仿真验证和评估改进的过程。目前主要是运用各种仿真软件进行识别，可前期进行较真实的验证，发现问题并提前解决。数字化工厂的前期准备工作量较大，需要对涉及的方方面面进行三维设计，建立各种数据库，准备工作完成后会对后续的分析、实战工作带来很多的方便，能够验证所有的地方，从而缩短时间，提升产品质量。（4）高质量。高质量包含装配质量和检测质量。装配质量主要是装配手法、工艺装备、线体设计等的结合提升零部件的装配质量，比如：非承载车型的地盘采用正装，减少车间翻转；底盘整体喷漆，提高防腐蚀性；通过安东系统实现自工序完结等。随着电子技术在整车上的应用，检测质量除常规的机能检测和工序质量门检查外，主要是对电子电器技术的检测，比如：仪表板测试设备、车门测试设备、ECU诊断、防盗匹配、总线测试、整车标定等。（5）信息化。信息化主要是建立完善的车间制造执行系统，由设备集成完成各种生产、工艺信息的平台，主要包括ERP、MES等系统。ERP系统包括主数据管理、生产计划管理、物流管理；MES系统包括生产计划、调度、生产指示、信息收集、生产放错、安东系统、生产分析、运行监控等。2结束语本文作者从物流、自动化、数字化、信息化、高质量5方面介绍了汽车总装配工艺未来的发展趋势，希望汽车企业在正规化或未来规划中考虑这些新工艺，以提高工艺水平，从而提高最终的产品质量汽车装配工艺现状及发展趋势随着现今产品向个性化、多样化、全球化、小批量方向发展，流水线总装式的大批量生产方式因为其自身的原因（在相对固定生产时间段中进行重复生产的方式）而限制了产品种类的多变性，所以已经不能适应快速反应的市场和商品多样化的需求。为此，有人提出了用户化大批量生产，即采用大量生产的成本生产出满足用户个性化的大量产品。用户化大批量生产模式强调在现有的流水线上进行工位的整合和调整、各工位作业量的均衡工艺的并行设计和物流的顺畅，从而实现敏捷制造（AgileManufacture，AM）和高柔度装配。用户化大批量生产必须从零件装配成产品，所以装配在AM中占有重要的地位。如何有效实现汽车产品装配自动化和柔性化，如何将计算机辅助技术应用到装配工艺的问题日趋成为汽车行业提高流水线总装效率的关键。1汽车装配工艺装备概况1.1整车装配工艺装备概况整车装配线，一般是指由输送设备（空中悬挂和地面）和专用设备（如举升、翻转、压装、加热或冷却、检测、螺栓螺帽的紧固设备等）构成的有机整体。整车装配所用的设备主要包括：装配线所用输送设备、发动机和前后桥等各大总成上线设备、各种油液加注设备、出厂检测设备以及各种专用装配设备。1）输送设备。输送设备主要用于总装配线、各总成分装线以及大总成上线的输送。完成汽车装配生产过程最重要的设备之一是汽车总装线。2）大总成上线设备。大总成上线设备是指发动机、前桥、后桥、驾驶室、车轮等总成在分装、组装后送至总装配线并在相应工位上线所采用的输送、吊装设备。车轮上线一般采用普通悬挂输送机和积放式悬挂输送机。发动机、前桥、后桥、驾驶室等大总成上线，传统的方式是采用单轨电动葫芦或起重机。随着汽车装配的机械化、自动化水平的提高，目前各大总成上线普遍采用自行葫芦输送机和积放式悬挂输送机，也有少数厂家采用了带有升降装置的电动磁轨小车（AGV）自动上线。3）各种油液加注设备。随着轿车技术的引进，燃油、润滑油、清洁剂、冷却液、制动液、制冷剂等各种加注设备的水平也有了很大的提高，由过去的手工加注发展到采用设备定量加注，直到自动加注。尤其是在轿车装配中，普遍采用具有抽真空、自动检漏、自动定量加注等功能的加注机，保证加注的质量。4）出厂检测设备。整车出厂试验的水平也有较大的提高，由过去采用室外道路试验发展到现在采用室内检测线。出厂检测线一般由前束试验台、侧滑试验台、转向试验台、前照灯检测仪、制动试验台、车速表试验台、排气分析仪等设备组成。5）专用装配设备。随着汽车产量的提高和对质量的高要求，高效专用的装配设备进入装配线。现已广泛应用于整车装配的主要专用装配设备有：车架打号机、底盘翻转机、螺纹紧固设备、车轮装配专用设备、自动涂胶机、板簧衬套压装机、液压桥装小车等。1.2发动机装配工艺装备概况发动机装配工艺装备主要分为五个类型：总成和分总成装配线、移载翻转设备、自动拧紧设备、专用装配设备和检测设备。1）发动机装配线的型式。国内各发动机制造企业所采用的发动机装配线型式较多，大致可归纳为：自由滚道+双链桥架小车式、自由滚道+单链牵引地面轨道小车式、自由滚道+带随行支架地面板式、自由滚道+单链牵引地面轨道小车式+带随行支架地面板式、悬挂链式等。这几种装配线的主线皆为强制流水（连续或间歇），装配对象与主线的运行是一致的（同步），故称为同步装配线或刚性装配线。2）专用装配设备和检测设备。在轿车发动机装配中普遍采用定转矩的多头螺栓（母）扭紧机（也称装配机）。拧紧方法采用控制转矩一转角法，这种方法是目前世界上最先进的螺纹连接方法。此外，还采用气门自动装配机、装配机械手、自动涂胶机等设备。在关键的装配工序后都设有专门的检查工位，采用自动化检测设备控制装配质量。3）发动机出厂试验设备。发动机出厂试验是发动机产品的最后检验。在大量生产中，为了提高生产效率及试验数据的准确性，发动机出厂试验台架系统向全自动化台架系统发展。1.3变速器及车桥装配工艺装备概况变速器及车桥总成装配线也与发动机装配线一样，由刚性装配线向柔性装配线方向发展，输送线的型式同发动机的装配一样，也有四种型式，但目前采用较多的是摩擦式机动辊道式。在装配线上配备各种专用装配设备和检测设备。2汽车装配工艺装备制造水平现状先进的装配工艺需要先进的工艺装备，工艺装备设计制造水平，对保证高效率的生产和高质量的产品至关重要，也是汽车装配技术水平的标志。随着我国汽车工业的发展，我国从国外引进了大量先进的设备，使汽车工业装备水平有了很大的提高；同时，许多设备制造企业也纷纷引进技术，购买产品生产专利权，合资合作生