汽车装配工艺现状及发展趋势

汽车装配工艺现状及发展趋势2009年02月23日现今产品向个性化、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，合资合作生产国内急需的装备。在机械加工、铸造、冲压、焊接、涂装等设备方面均取得了一定的进展。但从整体来说，国内的装备制造水平尚不能满足汽车工业发展的需要，几大轿车厂所用设备70都是引进设备。就装配工艺装备而言，与其它工装设备相比，由于技术要求高（特别是试验设备），且大多为非标设备，我国设备厂家开发装配设备难度较大，导致我国装配设备的发展落后于其它设备的发展汽车装配工艺装备主要分为六大类：试验设备、输送设备、全自动装配线、加注设备、螺栓紧固设备和专用装配设备。目前，国内这几类设备的生产情况如下：1）试验设备。这类设备主要以引进为主，仅有一些简单的试验设备由国内自行制造，主要是由于生产这类设备需要了解试验标准，设备精度要求高，且各种不同的产品试验设备不同，因此，目前国内还没有专门的试验设备生产厂家，这类设备都是由一些研究所设计制造。2）输送设备。输送设备有刚性和柔性两类。刚性输送设备主要有板式输送带、普通悬挂输送机等，这类设备国内完全能够制造生产，并且质量可靠。柔性输送设备分三种：第一种是整车柔性输送设备、积放式悬挂输送机和自行葫芦输送机，这种设备在80年代末我国一些设备生产厂引进了国外先进技术，因此，这种设备目前国内能够制造并且质量可靠；第二种是发动机、变速器、前后桥等大总成柔性输送设备（中型非同步输送线），这类设备国内能够设计制造，但质量不过关，设备寿命短；第三种是空气滤清器、减振器、微电机等零部件柔性输送设备（轻型非同步输送线）。该种设备国内能够设计制造，并且质量可靠。3）全自动装配线。一般用于结构简单的零部件装配生产中。这类设备国内质量不过关，需要引进。4）加注设备。普通定量加注设备，国内能够设计制造，并且质量可靠。抽真空定量加注设备国内还不过关，需要引进。5）螺栓紧固设备。普通螺栓拧紧设备，国内能够制造生产，并且质量可靠；定扭螺栓拧紧设备，国内少数厂家也能够生产，但设备可靠性差。这类设备目前以引进为主。6）专用装配设备。目前我国各类汽车产品装配生产线上的各类专用装配设备，一部分是随着引进产品制造技术引进的；另一部分是通过消化引进设备自行设计制造的。3汽车装配技术及装配工艺装备的发展趋势3.1汽车装配技术发展趋势近年来，随着汽车消费市场需求的个性化和多样化，汽车装配作业也从传统的单一品种、大批量生产向多品种、中小批量转化，装配生产的批量性特点趋于复杂，安装零件的品种、数量进一步增多，对零部件的接收、保管、供给、装配作业指导等都提出了新的要求。市场的变化必将使装配生产方式产生新的变革，逐步向装配模块化、自动化装配技术与柔性装配系统（FAS）、汽车虚拟装配系统（AVAS）发展。1）装配模块化。所谓模块，是指按汽车的组成结构将零部件或子系统进行集成，从而形成一个个大部件或大总成。而生产装配模块化，即汽车零部件厂商生产模块化的系统产品，整车厂商只对采购的模块化产品进行装配即可完成整车生产2）柔性装配系统（FlexibleAssemblySystem，简称FAS）是近年才发展起来的一种多品种自动装配系统。它是由计算机控制的具有高度的装配自动化、装配柔性、生产率及较好的可靠性的自动装配系统。是柔性制造系统（FMS）的一个重要环节。FAS的发展与装配机器人的迅速发展分不开，柔性装配系统是可编程序、可扩展、可更换并具有人机接口系统，由装配机器人系统、物料输送系统、零件自动供料系统、工具（手部）自动更换装置及工具库、视觉系统、基础件系统、控制系统和计算机管理系统组成。从结构上可分为柔性装配单元（FAC）和柔性装配系统（FAS）。柔性装配单元是借助一台或多台机器人按程序完成各种装配工作，采用机械视觉系统、超声波阵列测零件位置及有关参数。柔性装配系统一种是柔性多工位同步系统，由传送机构组成的固定或专用装配线；另一种柔性装配系统是组合式结构，由装配机、工具和控制装置组合而成。柔性装配系统能在一条装配线上同时完成多个品种的安装工作。3）汽车虚拟装配系统（AutomobileVirtualAssemblySystem）是利用计算机辅助技术建立汽车零部件主模型。根据主要模型形状特性、精度特性、约束关系，进行计算机模拟装配一干涉分析一模拟装配等的多次反复，以达到预定评价标准的设计过程，并通过产品数据管理（ProductDataManagement，PDM）将计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工艺规划（CAPP）和计算机辅助制造（CAM）统一集成起来，具有高适应性和高柔性的集成化装配系统。汽车虚拟装配工艺主要包括三部分：①汽车总装产品数据管理。直接来自工具层中PDM，总装产品数据主要包括产品设计结构数据、产品装配数据；②装配单元划分。它是装配作业均衡的基础，是装配工序的直接来源，也是装配工具选用的依据，主要包括确定装配单元的任务，技术要求，装配工、夹具的选用，装配工序卡；③装配作业均衡。它是解决装配线的平衡问题，达到平均分配作业量的目的，以提高汽车装配的生产效率，降低制造成本。3.2汽车装配工艺装备发展趋势随着汽车装配技术的提升，汽车装配工艺装备也随之迅速发展。整车装配线和零部件装配线向模块化、自动化、柔性化和虚拟化方向发展，以满足多品种生产和自动化装配要求；输送设备向柔性输送设备方向发展；加注设备向真空式、自动检漏和自动定量加注方向发展；试验检测设备已大量应用光、机、电一体化技术，并采用计算机测控，有些检测设备具有专家系统和智能化功能，能对汽车技术状况进行检测，并能诊断出汽车故障发生的部位和原因，引导维修人员迅速排除故障，向微机控制、数字化、高精度、智能化、自动化方向发展；螺栓紧固设备向定转矩一转角的多头螺栓扭紧机方向发展；专用装配设备向高精度、适应性强、自动化方向发展，一台专机应能适应2～3种产品的生产要求，以适应多品种生产的要求；以静扭扳手和定转矩电动扳手替代冲击式气动扳手是装配工具的发展趋势；一些产量大、零件数量少的零部件装配线趋于采用全自动装配线；将柔性装配线和其上的各种装配专机及检测设备有机地结合在一起，由同一厂家设计、制造、安装，即交钥匙工程，是今后装配设备制造的发展趋势，这样便于保证设备的制造质量，避免扯皮现象，有利于提高装配工艺装备的整体制造水平4结束语随着汽车市场竞争日趋激烈，提高劳动效率、降低成本一直是汽车制造厂家非常关心的问题。根据部分调查分析，目前我国汽车整车生产企业中，采用自动装配的零件只占10～15，而且人工装配每小时仅有43min进行作业，装配费用占产品总成本的20～70，大大地高于发达国家。由于实现自动装配每小时平均可作业57.5min，所以采用自动装配技术与柔性装配系统（FAS）、汽车虚拟装配系统（AVAS）能够满足当前市场需求的快速多变和不确定性要求，用最低的成本生产满足用户的汽车产品，从而在激烈的市场竞争中立于不败之地。一、汽车装配工艺装备概况汽车工业对整个国家的工业发展起着重要的作用，与国民经济发展的总体水平有着密不可分的联系。汽车工业的快速发展带来了许多新的变革，汽车生产制造的技术水平也在不断提高。这为我国汽车工业的发展提供了机遇，同时也是挑战。（一）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