重卡變速器智能裝配線的研發(fā)及應(yīng)用

秦龍龍 姚理木

摘 要：汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平是衡量一個(gè)國家工業(yè)化水平、經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技創(chuàng)新能力的重要標(biāo)志，而汽車工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)在于汽車動(dòng)力總成等關(guān)鍵零部件技術(shù)。國外先進(jìn)的汽車制造企業(yè)多擁有汽車傳動(dòng)系的自動(dòng)化加工線和裝配線，裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)明顯高于國內(nèi)，生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品的裝配精度高、噪聲低、壽命長。尤其在工藝與設(shè)備緊密相關(guān)、管控技術(shù)高度集成、多學(xué)科應(yīng)用加速融合的總成裝配領(lǐng)域，我們與先進(jìn)國家還有一定的差距。我公司作為我國汽車變速器行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，企業(yè)整體實(shí)力已經(jīng)遙遙領(lǐng)先國內(nèi)競爭對手，但是與世界一流企業(yè)相比，我們的裝配生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平以及裝配過程中的檢測手段還存在明顯差距。研制開發(fā)更高科技含量的汽車傳動(dòng)系制造與裝配技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)刻不容緩。在此情況下，本文重點(diǎn)介紹了我公司計(jì)劃投資研發(fā)建設(shè)一條高標(biāo)準(zhǔn)的重卡變速器總成裝配線的技術(shù)方案設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施過程中先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用以及關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：重卡;變速器;裝配線

1 生產(chǎn)線技術(shù)要求

1）裝配線滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)及節(jié)拍要求;2）關(guān)鍵工位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化無人操作，依靠自動(dòng)化裝備保證產(chǎn)品質(zhì)量;3）工業(yè)機(jī)器人、螺紋擰緊、自動(dòng)涂膠、總成噴涂等多種技術(shù)集成式應(yīng)用，提高整體工藝水平;4）加強(qiáng)對關(guān)鍵質(zhì)量點(diǎn)的控制，全面實(shí)現(xiàn)軸承在線壓裝，螺紋扭矩精確控制以及變速器總成下線檢測過程的自動(dòng)化;5）設(shè)計(jì)合理的精益生產(chǎn)模式的零部件配送方式，零件自動(dòng)抵達(dá)各裝配工位，全線實(shí)現(xiàn)單臺配送;6）應(yīng)用裝配過程管理與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息化管理，提高產(chǎn)品裝配過程和質(zhì)量控制;7）整條線采用行業(yè)前沿先進(jìn)技術(shù)，國際先進(jìn)國內(nèi)領(lǐng)先;8）要求多品種混線生產(chǎn)，快速換產(chǎn)，整線采用多種防錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)，保證產(chǎn)品裝配質(zhì)量;9）整線安全環(huán)保噪音低，達(dá)到安全環(huán)保及噪音標(biāo)準(zhǔn)各項(xiàng)指標(biāo)。

2 生產(chǎn)綱領(lǐng)要求和廠房條件

2.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)和節(jié)拍

產(chǎn)品：高端輕量化雙中間軸變速器總成。

綱領(lǐng)：生產(chǎn)變速器總成12萬臺套/年。

工作制度：300天/年，每天2班制，每班8小時(shí)。

設(shè)備利用率：85%。

生產(chǎn)節(jié)拍：85%×300×2×8×60/120000=2.04（min）為122秒。

2.2 生產(chǎn)線廠房技術(shù)條件

占地面積：6000m2。

廠房地坪承載能力：50kN/m2。

廠房高度：8.4m。

廠房濕度：≤95%。

廠房溫度：5℃～25℃。

壓縮空氣壓力：0.4～0.6MPa。

工業(yè)用水壓力：0.1MPa。

供電參數(shù)：AC380V±10%;50Hz;三相五線制。

3 生產(chǎn)線總裝線方案設(shè)計(jì)與選擇

根據(jù)生產(chǎn)線技術(shù)要求、生產(chǎn)綱領(lǐng)要求及廠房條件，進(jìn)行生產(chǎn)線方案設(shè)計(jì)。經(jīng)過考察及調(diào)研，目前國內(nèi)外汽車零部件總裝配線的結(jié)構(gòu)形式主要有四種：手動(dòng)裝配小車線、積放式動(dòng)力輥道線、AGV（RGV）智能引導(dǎo)裝配小車線及懸臂式智能機(jī)械手裝配線。手動(dòng)裝配小車線低端落后，直接排除不予考慮。下面我們重點(diǎn)對比后三種變速器總裝線線體的特點(diǎn)：生產(chǎn)線設(shè)計(jì)方案介紹：1）總線采用國際先進(jìn)的J-hook懸掛式機(jī)械臂結(jié)構(gòu)，具有自動(dòng)運(yùn)停，翻轉(zhuǎn)，升降，精確定位，注重人身安全等功能;2）機(jī)器人智能裝配：全線配有多臺六自由度機(jī)器人，分別實(shí)現(xiàn)自動(dòng)涂膠，中間軸、二軸和上蓋自動(dòng)上線自動(dòng)裝配，減少了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量;3）軸承全部采用專用非標(biāo)壓裝裝配。解決了軸承敲擊和磕碰而產(chǎn)生的質(zhì)量問題，批量生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高;4）將機(jī)器人技術(shù)和電動(dòng)擰緊系統(tǒng)相結(jié)合集成開發(fā)了柔性自動(dòng)擰緊單元和自動(dòng)擰緊機(jī)，實(shí)現(xiàn)了幾大接合面螺栓自動(dòng)擰緊，后蓋法蘭盤螺母擰緊采用自動(dòng)擰緊技術(shù);5）首次采用了國際先進(jìn)的控制、通訊等技術(shù)，多個(gè)工位采用智能化、無人化、精密化裝配單元，實(shí)現(xiàn)了真正的智能裝配操作;6）高檢測低廢品率，成品廢品率≤0.5%，檢測誤判率≤0.5%，在線測量精度≤0.05%;7）裝配線布局完善，符合裝配工藝要求及生產(chǎn)節(jié)拍;8）裝配設(shè)備布局合理，符合人機(jī)工程學(xué)的要求，裝配工人操作便利，有效提高裝配效率;9）滿足安全環(huán)保要求及噪聲指標(biāo)。

4 項(xiàng)目實(shí)施技術(shù)要點(diǎn)及難點(diǎn)

1）總裝線采用的空中智能自動(dòng)懸臂結(jié)構(gòu)機(jī)械臂技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)高精度行走、升降、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)等工位動(dòng)作。填補(bǔ)國內(nèi)技術(shù)空白。實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，即提升了國內(nèi)民族工業(yè)的技術(shù)水平，又為企業(yè)降低了設(shè)備投資成本;2）機(jī)器人技術(shù)的大量使用也是該項(xiàng)目的一大亮點(diǎn)，我們對機(jī)器人技術(shù)沒有進(jìn)行簡單的單一功能使用，而是把機(jī)器人技術(shù)與擰緊機(jī)技術(shù)及其他功能設(shè)備整合集成應(yīng)用，使機(jī)器人的功能發(fā)揮更大的作用，多工位實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化、無人化生產(chǎn);3）全行業(yè)首次實(shí)現(xiàn)所有軸承在線壓裝。雙中間軸重型變速器總裝軸承的壓裝一直是困擾企業(yè)的一個(gè)技術(shù)難題，我公司從最開始進(jìn)行技術(shù)改造，并經(jīng)過三次技術(shù)升級改造，軸承壓裝效果一直不太理想。最主要的難點(diǎn)在于要實(shí)現(xiàn)軸承壓裝，要同時(shí)實(shí)現(xiàn)對軸系、殼體、以及軸承同時(shí)定位，往往不能同時(shí)兼顧。在該項(xiàng)目中，我們創(chuàng)新性的提出，對變速器殼體增加工藝定位孔，從而實(shí)現(xiàn)了軸系、殼體、以及軸承同時(shí)定位，采用專用非標(biāo)在線壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化壓裝;4）采用中間軸臥式自動(dòng)壓裝中間軸軸承壓裝機(jī)包括五套液壓油缸，可實(shí)現(xiàn)左右中間軸4個(gè)軸承的同步壓裝。依靠變速箱箱體定位銷和浮動(dòng)工作臺機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)箱體定位，依靠上下壓頭的頂尖機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)待裝中間軸的精確定位。壓機(jī)功能完備，操作簡便，原理可靠;5）該項(xiàng)目中的車間管理控制系統(tǒng)、工藝電子看板等軟件應(yīng)用也是一大創(chuàng)新亮點(diǎn)。裝配線定扭擰緊機(jī)、自動(dòng)壓裝機(jī)、變速器總成密封測試設(shè)備等均實(shí)現(xiàn)了控制軟件集中控制，工藝參數(shù)監(jiān)控以及存儲追溯等;6）物流配送：實(shí)現(xiàn)了空中智能運(yùn)輸物流系統(tǒng)，采用立體配送及空中機(jī)械手裝配等方法，占地面積減少50%;7）總成測試：變速箱總成測試設(shè)備開發(fā)專用程序控制，試車設(shè)備強(qiáng)制試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)測試點(diǎn)，保證總成出廠質(zhì)量;8）人力資源：該項(xiàng)目與同類項(xiàng)目比較，操作工人數(shù)減少了30%。

5 結(jié)語

由于制造裝備的先進(jìn)性，該裝配線生產(chǎn)的產(chǎn)品，換擋性能、噪音、故障率等各項(xiàng)指標(biāo)明顯高于同行業(yè)其他廠家水平，該裝配線總裝效率提高了20%，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，產(chǎn)品故障率以及售后維修保養(yǎng)成本降低了30-40%，受到客戶的普遍好評，為企業(yè)贏得了很好的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]李柏林.面向智能制造的生產(chǎn)控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D].2019.

[2]張政.智能工廠生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與研發(fā)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（12）：220-221.