汽車動力總成裝置用工裝改進優化設計方案

■ 一汽海馬汽車有限公司 （海南海口 570216） 梁昌慶

汽車（整車）制造廠總裝車間將發動機（驅動電機）與變速器拼裝成動力總成裝置時，普遍采用動力拼裝臺類工藝工裝進行輔助裝配，或者AGV自行小車。把動力總成與車體裝配時，通過動力安裝臺把動力總成運送至特定工位，托舉動力總成與車體進行裝配，如圖1所示。

1. 原工裝總成加工制作中存在問題

圖1 動力安裝臺

一般情況下，各車型每1～2年時間就要進行改款更新或升級（有些車型更新升級時間甚至短于一年），所匹配的動力總成也要進行相應的升級或優化，動力總成外觀尺寸也要進行更改，與之相應匹配使用的工裝總成的零部件結構、尺寸也要隨之更改，原來所用的工藝工裝（下簡稱舊工裝）不適用于新裝配的動力總成裝置。因此要求工藝工裝生產制作部門及時對舊工裝進行改造或重新制作工裝（以下簡稱新工裝）供之使用。

制作上述工裝所用材料普遍為圓鋼、鋼板之類的碳素結構鋼，材料價格較高，并且工裝生產制作部門使用半自動的老式普通臥式車床、銑床和磨床等機床設備，大部分材料均經過人工氣割下料，再經過機床機械加工，所有加工工序都由人工操作進行，投入人力工時和設備使用成本較高，制作每件工裝總成本（含材料、人工和設備使用等）達幾千元，有些比較復雜的工裝甚至上萬元，工裝成本投入占生產成本（汽車總裝）較大比例，并且工裝成品交付要求時間緊，所以工裝生產制作部門在改制或新制作工裝時，不僅要考慮如期交付，還要考慮如何降低成本。如工裝停止使用，作為舊工裝則應送回工裝生產制作部門作為備件或材料重新利用，減少新增材料支出，節約成本。如只要對某些零件進行機械加工更改，修改各零件工作量不大的情況下，工裝生產制作部門只需對某些零部件進行機械切削加工或增添某些較小的功能部件，生產制作部門可快速完成修改任務，快速完成加工改造任務，滿足生產部門對工裝的使用需求。如果工裝對使用功能變化大，各部件結構變化較大，則需重新制作不同于原結構或功能的新工裝。重新制作新工裝件時，可以根據需要對舊工裝部件材料進行重新利用，降低材料使用成本。但首先需對舊工裝件進行分解，利用普通臥式車床或其它工具設備對舊工裝部件進行鉆削、切割加工分解成零件，分解后，根據新零件尺寸要求，對原舊零件進行相應的機械切削、鉗焊加工成新的部件。由圖2、圖3可見，新工裝的某些部件可以利用舊工裝的部件改制加工成，但大部分部件還是需要重新使用原材料加工而成。

由于舊工裝的部件多數部分都是由各種零件焊接成型，各部件在加工成型后表面均涂刷有油漆保護層，構成部件的零件在使用過程中可能出現變形，所以對舊工裝部件分解成零件時需要去除原有的焊縫材料、表面的油漆層及銹蝕層，對變形的零件進行矯正等，所花費的人工工時可能與重新使用原材料加工所花費的人工工時相差無幾或者甚至多于重新制作所花費的人工工時。相互對比，利用舊工裝部件進行相應改造或是重新投入原材料進行加工而成，所投入人工加工工時及設備使用投入成本幾乎一樣，也即利用舊件改造制作，原材料是節約了，但人工加工時間及設備使用投入成本并沒有節省多少費用。綜合考慮原材料投入、設備使用及人工工時所產生的綜合成本及交付日期，有時候全部使用原材料制作新工裝的綜合成本會更低一些。

2. 改變設計優化零部件結構

為了節約成本，提高加工效率，及時交付，滿足需方使用要求，只能從工裝設計及加工工藝方面入手，進行改善才能達到目的。經工裝生產制作部門提議，會同使用部門和設計部門相關技術人員群策群力進行相關的改善優化，根據多年來工裝制作和加工經驗，總結出此類工裝使用的支撐座部件的底座零件尺寸相同，只是上部分各功能頂桿、頂塊或頂板尺寸不相同，制作每批次的工裝總成，均要制作相同的底座零件。

此類工裝部件分成兩大類：一類是上部分功能頂桿部位外輪廓為有中心線的回旋體，使用中沒有方向選擇性，稱之為A型部件；對A型部件進行改進，下部分設計加工成帶螺孔的通用標準底座件（即改進后的A型標準底座）。上部分加工成帶螺紋的螺桿件，上、下兩部分螺紋相互擰合后用螺母鎖緊，保證整體達使用功能要求，如圖4所示。另一類是上部分焊裝有功能性的頂板、頂塊或頂桿，使用中有方向選擇性，稱之為B型部件。對B型部件，由于上部分焊裝有功能性的頂板、頂塊或頂桿，如采用螺紋聯接方式，螺紋旋合至所需高度，頂板、頂塊或頂桿方向不一定正確，如讓方向性正確，高度尺寸不一定合適，所以螺紋聯接方式不適用。對此采用另一種結構形式，下部分加工帶U型分叉口的通用標準底座件（即改進后的B型標準底座），上部分按使用要求加工成帶安裝扁面的功能頂桿件或頂板、頂塊件，用圓銷裝配后再用活動定位套套合，可保證整體部件安全可靠承載相應功能工作。如圖5所示。

圖2 利用舊工裝部件改制成新工裝的某些部件

圖3 利用舊工裝部件改制成新工裝的某些部件

3. 改善優化后效果

生產制作部門可事先加工此類部件的下部分也即通用標準底座件（A型和B型標準底座件），再根據需要按相關的尺寸要求加工上部分頂板、頂塊及頂桿零件，然后進行機械裝配就可組成工裝總成，縮短整體加工時間，提高了生產效率，如期交付使

圖 41.改進后的A型標準底座2.改進后的上頂桿 3.鎖緊螺母

圖 51.改進后的B型標準底座2.改進后的上頂桿 3.活動定位套

用。并且舊工裝總成由于淘汰后送回生產制作部門，其中通用標準底座部件當作備件循環使用，往后加工制作此類工裝時，只需加工上部分的功能頂板、頂塊及頂桿零件，再利用存有的通用標準底座部件進行機械裝配即可組成工裝總成投入使用，如圖6所示。大大縮短加工制作時間，節約了鋼材材料，降低了綜合成本。計算，經改善后，加工此類工裝工時節省了60%，材料節省了50%，綜合成本節約50%以上，達到了節約成本的目的。

圖 6

[1] 金福昌. 車工（初級）[M]. 北京：機械工業出版社，2010.

[2] 胡家富. 銑工（初級）[M]. 北京：機械工業出版社，2009.

[3] 陳宏鈞. 機械加工工藝設計員手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2009.