基于多品種混流生產(chǎn)的商用車車架縱梁自動(dòng)化上線裝置研究

馬琳，陳昭，魏明斐

基于多品種混流生產(chǎn)的商用車車架縱梁自動(dòng)化上線裝置研究

馬琳，陳昭，魏明斐

（東風(fēng)商用車有限公司車輛工廠，湖北 十堰 442001）

文章分析了車架裝配的工藝流程，闡述了商用車車架縱梁上線裝配方式的技術(shù)要求和特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了一種采用基于多品種混流生產(chǎn)條件下的商用車車架縱梁自動(dòng)化上線裝置，實(shí)現(xiàn)了車架縱梁白件、黑件混流情況下的自動(dòng)化上線，在確保縱梁油漆防護(hù)的同時(shí)，減輕工人裝掛作業(yè)，提升了現(xiàn)有車架裝配線的柔性化和生產(chǎn)節(jié)拍。

自動(dòng)化上線；車架裝配；多品種柔性化；商用車

前言

商用車車架總成是商用車整車最主要的總成之一，商用車中幾乎所有關(guān)鍵部件及底盤附件都在其上裝配，是商用車的脊梁。

近兩年來，根據(jù)東風(fēng)商用車制造戰(zhàn)略部署要求：我廠的車架生產(chǎn)工藝必須由40多年來的“先裝配后油漆”逐步升級(jí)為“先油漆后裝配”。因條件所限，目前，我廠車架縱梁正處在多平臺(tái)，近千種車架縱梁，且長(zhǎng)度從5.8m到11.3m，縱梁高度從232～300mm全覆蓋，大批量黑件（油漆件）與白件（非油漆件）混流上線生產(chǎn)的過渡時(shí)期。針對(duì)過渡時(shí)期，我廠對(duì)縱梁上線裝置自動(dòng)化進(jìn)行了研究與開發(fā)，滿足了縱梁黑件白件混流上線的要求，并提升了縱梁上線的節(jié)拍。

1 縱梁自動(dòng)化上線裝置介紹

先裝配后油漆的工藝，即縱梁白件上線。其流程為：縱梁成垛（12～36根/垛，左右縱梁分開吊運(yùn)，分開碼垛）吊運(yùn)到存放架→懸臂吊拆垛→縱梁立放→裝掛彈簧。車架裝配前，天車每次需要吊運(yùn)兩垛，在料架上分開存放。然后再由工人用懸臂吊拆垛，分成單根縱梁立放在存放架上，工人根據(jù)縱梁上線計(jì)劃要求，再裝掛彈簧，分別完成左右縱梁上線。

先油漆后裝配工藝，即縱梁黑件上線。其流程為：縱梁加工完成后，需要用專用料架存放→油漆→倒運(yùn)至黑件油漆料架。黑件縱梁規(guī)劃上線流程：縱梁油漆料架（自主開發(fā)的縱梁分開碼放的工位器具）吊運(yùn)至存放架旁邊→天車單根吊運(yùn)至存放架→縱梁立放→裝掛彈簧。

縱梁白件上線，既方便大批量運(yùn)輸，又節(jié)省縱梁上線節(jié)拍，但拆垛過程粗暴，容易造成縱梁表面磕碰劃傷，導(dǎo)致后續(xù)縱梁表面質(zhì)量問題影響車架發(fā)交。縱梁拆垛需要人工操作懸臂吊對(duì)縱梁進(jìn)行立梁，因縱梁長(zhǎng)短不一，重量過大的縱梁，人工立梁難度較大，存在困難作業(yè)，后續(xù)裝掛也存在同樣問題。縱梁黑件上線前，需要對(duì)加工后的縱梁，倒運(yùn)兩次存放架。縱梁呈“n”形扣在料架上，易與料架磕碰，產(chǎn)生劃傷，上線，縱梁僅能單個(gè)吊運(yùn)上線，節(jié)拍慢，只適用小批量生產(chǎn)。同時(shí)油漆件縱梁需要在存放架上調(diào)整姿勢(shì)，極容易造成油漆劃傷，下線需要補(bǔ)漆作業(yè)。若是縱梁VIN碼打碼區(qū)劃傷后，還需返修。

針對(duì)上述問題，我廠新開發(fā)的縱梁多品種混流自動(dòng)化上線裝置由縱梁自動(dòng)化存放平臺(tái)、縱梁油漆裝配上線通用料架、伸縮蓋板、控制系統(tǒng)組成。

縱梁自動(dòng)化平臺(tái)由可升降臺(tái)車改制而成，地面增加了橫向行走裝置，可實(shí)現(xiàn)平行移動(dòng)和垂直升降功能。通過PLC精確控制升降高度和橫向移動(dòng)距離。

其次縱梁自動(dòng)化存放平臺(tái)上方為仿原縱梁存放架設(shè)計(jì)，既可保證普通縱梁白件上線，也同時(shí)也可以滿足新車型油漆縱梁帶料架上線；縱梁自動(dòng)化存放平臺(tái)四周配備安全防護(hù)裝置，在生產(chǎn)過程中可以有效地保護(hù)人身及設(shè)備安全。

圖1 縱梁自動(dòng)化存放平臺(tái)

為減少縱梁料架倒運(yùn)次數(shù)，設(shè)計(jì)縱梁油漆裝配上線通用料架。實(shí)現(xiàn)了縱梁油漆與車架縱梁上線裝配共用一個(gè)料架，不再重復(fù)倒運(yùn)，縱梁油漆上線流程簡(jiǎn)化。即消除了“縱梁油漆后→縱梁裝配上線”之間的倒運(yùn)。節(jié)省了倒運(yùn)的物流和人工成本。縱梁油漆裝配上線通用料架使得縱梁擺放規(guī)則：不需要拆垛，配合縱梁自動(dòng)化存放平臺(tái)，橫向移動(dòng)，靠近縱梁掛鉤，實(shí)現(xiàn)油漆縱梁自動(dòng)化上線裝掛，在防護(hù)油漆劃傷的同時(shí)消除了縱梁裝掛彈簧的困難作業(yè)。

圖2 縱梁油漆裝配上線通用料架

縱梁油漆裝配上線通用料架特點(diǎn)如下：

（1）提升運(yùn)輸效率。新料架采用縱梁立放、兩層結(jié)構(gòu)，一架可以裝16根縱梁（每層8根），每車可運(yùn)輸縱梁32根（兩架），一次性可以倒運(yùn)16臺(tái)車架裝配。

（2）提升吊裝效率、節(jié)省縱梁油漆運(yùn)營成本。新料架實(shí)現(xiàn)縱梁油漆及裝配上線通用，縱梁油漆完后，直接連同料架上線裝配（料架中間的活動(dòng)橫襯保證了下層橫梁的取放）。

（3）保證油漆質(zhì)量，提高安全防護(hù)。一方面，新料架在與縱梁的接觸面處都焊接了筋條，減少了接觸面積，提高了油漆質(zhì)量；另一方面，新料架在縱梁前端長(zhǎng)圓孔位置增加橫檔，保證縱梁在運(yùn)輸中不在串動(dòng)，防止油漆劃傷。

為保證縱梁自動(dòng)化平臺(tái)在移動(dòng)過程中，工人可以正常作業(yè)，在縱梁自動(dòng)化存放平臺(tái)可移動(dòng)范圍內(nèi)布置伸縮蓋板。伸縮蓋板由滑軌、墊層、帶滾輪蓋板組成，伸縮蓋板與縱梁自動(dòng)化存放平臺(tái)相連，可以隨著平臺(tái)移動(dòng)而移動(dòng)，在保證工人正常作業(yè)的同時(shí)也保障了工人人身安全。

控制系統(tǒng)由PLC、數(shù)據(jù)傳輸裝置、控制按鈕組成。控制系統(tǒng)通過PLC編程，精密控制縱梁自動(dòng)化存放平臺(tái)運(yùn)行，工人通過控制按鈕來實(shí)現(xiàn)所需功能。

縱梁白件上線優(yōu)化后：縱梁成型→運(yùn)輸車成垛轉(zhuǎn)運(yùn)→縱梁成垛吊運(yùn)至自動(dòng)化存放平臺(tái)→上線裝配。其中縱梁上線裝配時(shí)，控制按鈕使縱梁自動(dòng)化存放平臺(tái)移動(dòng)和升高到設(shè)定位置，將縱梁成垛吊運(yùn)至存放平臺(tái)上，靠邊放置即可。

縱梁白件成垛上線后需要進(jìn)行拆垛作業(yè)，自動(dòng)化存放平臺(tái)的程序控制也要切換到人工模式，每次移動(dòng)距離需要人工控制。但自動(dòng)化存放平臺(tái)仍然可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化升降，即一根縱梁裝掛后，工人按一下按鈕，存放平臺(tái)就會(huì)自動(dòng)下降（使裝掛完的縱梁脫離料架），然后等待設(shè)定時(shí)間后再升高到彈簧裝掛位置，工人裝掛彈簧的困難作業(yè)消除。

縱梁黑件上線優(yōu)化后：縱梁成型→放入縱梁料架→油漆→上線裝配。其中縱梁上線裝配時(shí)，通過控制按鈕使縱梁自動(dòng)化存放平臺(tái)移動(dòng)和升高到設(shè)定位置，然后將裝滿縱梁的通用料架吊運(yùn)至存放平臺(tái)上，靠邊放置。整個(gè)過程天車只作業(yè)一次，重復(fù)上料時(shí)只需要將空料架吊下即可。

縱梁通用料架吊運(yùn)至存放平臺(tái)后，直接進(jìn)行彈簧裝掛作業(yè)。縱梁自動(dòng)化存放平臺(tái)由PLC程序控制，工人在裝掛完一根縱梁后，存放平臺(tái)就會(huì)自動(dòng)下降（使裝掛完的縱梁脫離料架），然后平移使下一根縱梁正對(duì)彈簧，再升高到彈簧裝掛位置，整個(gè)過程只需要工人按一次按鈕。同樣在完成第一層縱梁裝掛后，程序會(huì)自動(dòng)切換到下一個(gè)流程，從而實(shí)現(xiàn)縱梁無磕碰自動(dòng)化上線，整個(gè)過程無拆垛作業(yè)，由于平臺(tái)可升降，工人在裝掛彈簧時(shí)不用使勁下拉，困難作業(yè)消除。

2 應(yīng)用效果

（1）此裝置為國內(nèi)首套用于多品種車架縱梁混流上線裝配的自動(dòng)化上線系統(tǒng)。解決了過渡期車架混流生產(chǎn)的難題，為新工藝的推進(jìn)和研發(fā)提供了有力的保證，也給后序車架裝配工藝改進(jìn)提供了方向；

（2）此裝置對(duì)現(xiàn)有新老裝配工藝進(jìn)行融合，老裝配線在很小的投資改造后可在同一條線上實(shí)現(xiàn)多品種縱梁混合上線裝配，在新品未商量前，提高了線體的飽和度，節(jié)省了人力物力，也更為經(jīng)濟(jì)；

（3）除了實(shí)現(xiàn)車架裝配的混流生產(chǎn)，縱梁混流自動(dòng)化上線裝置還保證了縱梁油漆件上線裝配質(zhì)量。利用縱梁自動(dòng)化存放平臺(tái)與縱梁通用料架結(jié)合的方式，避免了縱梁在裝掛過程中的磕碰，提升了整車質(zhì)量；

（4）縱梁自動(dòng)化上線平臺(tái)及控制程序的開發(fā)與應(yīng)用，提高了縱梁上線裝配的自動(dòng)化程度，既消除了困難作業(yè)，又提高了生產(chǎn)效率；通過PLC控制，電器箱具有開門斷電功能，帶電外露部分設(shè)有防護(hù)板，杜絕了觸電傷人事件[2]。

3 結(jié)束語

面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)需求，整車的油漆質(zhì)量一直是客戶關(guān)注的重點(diǎn)，車架“先油漆后裝配”工藝將是商用車未來的發(fā)展方向。本文闡述的裝置，很好地解決了車架裝配過渡時(shí)期的車架縱梁多品種混流上線難題，為新工藝的推廣提供了有力的保障。在成熟的車架裝配線，只需少量的投資，就可以實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)的縱梁混合上線，同時(shí)兼顧自動(dòng)化，解決困難作業(yè)，提升效率。其經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

[1] 王治富,付偉,邵穎斌.解放卡車車架裝配線工藝技術(shù)改造[C]//十省區(qū)市機(jī)械工程學(xué)會(huì)科技論壇暨黑龍江省機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì). 2007.

[2] 王祥.淺述重卡車架裝配線工藝及設(shè)備[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2010, 000(009):89-90.

[3] 謝巖.卡車車架鉚接工藝發(fā)展趨勢(shì)淺談[J].改革與開放,2012(2):178.

[4] 王祥.淺述重載貨汽車架裝配線工藝及設(shè)備[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì), 2010,(9):89-90.

Research on automatic on-line device of commercial vehicle frame longitudinal beam based on multi-variety mixed flow production

Ma Lin, Chen Zhao, Wei Mingfei

( Vehicle Factory of Dongfeng Commercial Vehicle Co., LTD., Hubei Shiyan 442001 )

This paper analyzes the frame assembly process, this paper expounds the way of commercial vehicle frame longeron on-line assembly technology requirements and characteristics of the introduced a kind of based on many kinds of mixed flow production under the condition of commercial vehicle frame girder automation on-line device, implement the frame longitudinal beam without paint, paint a mixed flow automation online, in ensuring longeron paint protection at the same time, reduce loading hang workers, improve the flexibility of the existing frame assembly line and production rhythm.

Automation on-line; Frame assembly; Multi-variety flexibility; Commercial vehicles

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.04.039

U463.32

A

1671-7988(2021)04-130-03

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馬琳（1985-），女，碩士學(xué)位，就職于東風(fēng)商用車有限公司車輛工廠，主要從事車架及整車裝配工藝工作。