通用化设计对总装设备规划及开发的影响

作者:北京车和家信息技术有限责任公司 李向兵 张杰 张双庆 刘平安 文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:54 发布时间:2017-01-06
就总装工艺而言,对混线生产的产品推行通用化的设计结构和产品工艺要求,可以降低硬件改造的投资成本、缩短工艺开发的周期、避免工艺瓶颈、提高生产效率和质量的控制。本文结合工作实际,就通用化设计对新车型总装工艺规划及开发的影响进行了探讨。
通用化设计对总装设备规划及开发的影响

为应对激烈的市场竞争,提高产品的市场占有率,国内各大汽车厂不断推出新产品刺激和吸引消费者。新车型的不稳定、不确定性较强,技术和设计仍有较大的延续性,在投产初期,总装柔性化混线生产较为经济有效,是现代汽车厂采用的主流工艺模式。

对总装工艺而言,柔性化混线生产必然导致对原有生产线的通用性改造,以及新老产品生产工艺的优化融合,此过程需要产品和工艺相互配合。对于改善工艺开发过程而言,在产品设计的初期,在满足新车型产品定义所要求的功能实现和性能指标的前提下,对混线生产可能性的产品推行通用化的设计结构和产品工艺要求,是一种减少投资、提高生产效率的有效办法。

需要特别指出的是,本文所指的通用化并不等同于零部件的通用化,而是特指对总装工艺影响较大的设计结构和产品工艺要求,例如类似的布置布局、可共用的车身定位方式等,且通用化设计应该在产品分类的前提下进行。以下结合汽车总装生产实例,就通用化设计对新车型总装工艺及规划的影响进行探讨。

对生产线机械化输送系统柔性化改造的影响

新车型混线生产,改造难度最大的是机械化输送系统。新产品的通用化设计可以大大简化改造的难度,减少工作量,甚至避免改造。

新车型在机械化输送系统上的改造,对于产品通用化设计的要素有:车身在输送系统上可行的定位方式、定位点的坐标、定位点处车身的强度、车身的重心位置、整车最大外形尺寸、车门的可拆卸性、车门位置和张开度等。

结合各生产线结构,采用通用化设计使新老车型可以在输送系统上使用相同的定位方式,位置相同的定位点,对简化内饰线(见图1)、摩擦线(见图2)和底盘线的改造效果显著。定位点处车身的强度对于定位方式的是否实现是十分重要的。例如某新车型,在内饰线和底盘线计划采用前部工艺销定位和后部托块支撑的方式定位(见图3),尺寸位置上没有问题,但是新车型后部与托块相对应的侧裙边较长且只有两层钣金焊接而成,老车型为三层钣金,且裙边较短。新车型样车在机械化通过性验证时,裙边因无法支撑车身重量而易发生变形,最后不得不对该部位进行了专门的设计变更以解决问题。整车在输送系统上的重心对定位方式的可行性和可靠性会产生重要的影响,故混线车型间差异不能太大。

车门的可拆卸性决定了车门分装的工艺安排,车门位置和张开度影响底盘线吊具的改造。这些方面尽量采用通用化的设计,可以减少相关的改造。例如,某新车型车门张开度过大,开启时底盘线与吊具(见图4)发生干涉,在过检测线时与设备干涉,因为改造代价太大,最后改变车门设计,使车门能够以2个档位开启,来解决问题。

对拧紧机设备柔性化改造的影响

生产设备的改造,通常是新车型总装工艺开发中成本较高、工作量较大的部分。为了尽量共用设备,减少改造和新增,对生产设备的通用化设计主要体现在两个方面:产品结构的通用化设计和产品工艺要求的通用化。产品结构的通用化是指在新车型设计时采用相同的结构或者相同的设备接口,从而共用设备,避免改造。例如,某新车型与同系列的一款老车型混线生产,但是原有车型轮胎螺母设计为6颗,新车型轮胎螺母设计为4颗,造成原有生产线上的6轴轮胎拧紧机(见图5)无法共用,改造的代价较大,新车型工艺只好改为手工装配操作。

对检测设备柔性化改造的影响

汽车检测一般都采用进口设备,价格昂贵,精密敏感。检测设备的柔性化改造往往是总装工艺开发中成本最高的部分。检测线的大多数设备都有一定的适用范围,只要在范围之内,通过调整设备的参数设定就可以实现设备的共用。对于同级别、同档次的产品统一标准,提出可实现产品性能、符合相关强制标准的产品工艺要求,可减少设备的改造需求。

对工装柔性化改造的影响

新产品工艺开发中必然要开发大量的工装,通过通用化设计可以尽量共用原有工装,或在少量改造后即可实现共用。例如,某新车型工艺开发时发现因为夹具夹持点位置不同,新车型仪表台无法利用总装车间现有仪表台助力机械手(见图6)。后通过设计变更,在仪表横梁两端增加了一对专门的工艺辅助支架解决了问题。又如,新车型的动力总成支撑点及吊挂点位置不同,新车型动力总成就无法利用原有的动力总成夹具(见图7)及吊具,必须增加夹具及吊具的支点及吊挂点,势必导致夹具及吊具越来越复杂,在动力总成装配中出现错装概率。

对加注类设备柔性化改造的影响

对于某多车型混线的总装车间,由于各车型加注罐口(见图8)的结构不一致,加注设备需要制作多个转换加注头(见图9),在生产不同车型前进行切换,对生产组织和节拍都造成了影响。同样,罐口的位置和朝向如果差异过大也会对加注设备产生改造或者新增需求,增加成本并占用生产线空间。如果对所有同类型、同级别车型的罐口结构进行统一的通用化设计,对加注罐的位置朝向也进行大致的统一,加注设备的改造可以大大减少。

结语

随着汽车多样化、个性化的发展,新车型混线生产已经成为各汽车制造厂的普遍共识。在新产品开发中采用通用化设计,能够降低投资成本、缩短工艺开发周期、避免工艺瓶颈、改善管理和质量、提高生产效率和减少设备故障率。特别对新车型众多的汽车制造厂,采用通用化的设计还可以大大增强企业经营的灵活性,缩短投产时间。