發(fā)動機裝配與輸送線工藝規(guī)程的優(yōu)化

1、發(fā)動機裝配與輸送線工藝規(guī)程的優(yōu)化作者：重慶力帆汽車發(fā)動機有限公司 李中友來源：AI汽車制造業(yè)發(fā)動機生產(chǎn)線工藝規(guī)程的優(yōu)化是一個不斷完善的過程，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)盡可能地將零部件在線外分裝成總成，縮短裝配線裝配時間節(jié)拍，提高效率。 目前，隨著國家對汽車行業(yè)振興規(guī)劃的出臺，國內(nèi)汽車銷售出現(xiàn)井噴現(xiàn)象，國內(nèi)大多數(shù)發(fā)動機主機廠都在對發(fā)動機裝配線進行更新改造，提升產(chǎn)品等級，多則投資上億采用奢侈豪華型，少則投資上千萬采用簡單輸送線型。但無論哪種類型的生產(chǎn)線，都必須以生產(chǎn)效率和是否滿足質(zhì)量要求為最終考核依據(jù)。 下面就一條單班年產(chǎn)5萬臺發(fā)動機的裝配線改造為例，對工藝規(guī)程、時間節(jié)拍和控制設(shè)備等方面的優(yōu)化和改進進行詳細介紹。

2、 發(fā)動機裝配線 1改造及優(yōu)化前的狀況 （1）工藝方面：該裝配線平面為環(huán)行布置，總長80m，共設(shè)置工位28個，每個工位間距1m，共設(shè)置關(guān)鍵工位5個，對配合間隙、力矩進行在線控制，線體旁邊設(shè)置大小不一的固定料架20多個。其中，曲軸箱、飛輪和變速器等工位上線裝配采用500kg單臂吊人工吊裝，時間節(jié)拍難以保證。 （2）時間節(jié)拍：由于前期未對整個生產(chǎn)線及外涉接口進行通盤考慮，在時間節(jié)拍上未達到均衡生產(chǎn)，庫存積壓較多，周轉(zhuǎn)時間慢，從而導(dǎo)致制作了大量的成品盛具車、轉(zhuǎn)運托盤，耗時加班等以應(yīng)對生產(chǎn)。 （3）控制設(shè)備：在過程中對關(guān)鍵工位質(zhì)量參數(shù)的控制上，多采用比較原始的扳手人工控制及最后的熱試檢查。比如：缸蓋螺栓

3、力矩用力矩扳手人工控制、軸向間隙采用百分表或者塞尺等，對一般工位力矩控制采用氣動風(fēng)槍預(yù)緊，再由人工用力矩扳手控制，造成力矩一致性較差，間節(jié)拍難以控制；對壓裝零部件多采用手動壓裝，這就造成產(chǎn)品合格率不高、返工量大，增加制造成本。 （4）總成分裝：一條缸蓋及活塞、連桿總成分裝線進行分裝，其余零部件在流水線上完成裝配（見圖1、圖2）。 圖1 缸蓋分裝線圖2 活塞、連桿分裝工作臺總之，在未對其進行改造前，發(fā)動機總裝線分裝零部件較少，有兩條分裝線及工作臺，其余零部件在總裝線上裝配完成，生產(chǎn)效率低下，質(zhì)量控制難度加大。最大的缺陷是未設(shè)置返修段和返修工位。 2裝配線改造及優(yōu)化 在考慮發(fā)動機裝配線改造時，首先

4、應(yīng)考慮裝配線的工位設(shè)置和平面布置，平面布置時主裝配線、分裝線及工位器具布置是否合理并保證物流暢通，作環(huán)型水平布置，保證裝配線便于維修。裝配線必須設(shè)置返修段和返修工位，另外還要進行模塊化設(shè)計，并且在工藝設(shè)計時保證各工位之間的工時平衡；應(yīng)有分裝工位工件與主線發(fā)動機的對應(yīng)關(guān)系及通暢的信息傳遞；裝配線及其設(shè)備中的運動單元（如上升、下降、移動和迥轉(zhuǎn)等）運行平穩(wěn)可靠；裝配線手動操作工位都必須設(shè)有托盤防退裝置，以確保作業(yè)的方便性；托盤放行采用腳踏開關(guān)來實現(xiàn)；裝配線手動操作工位必須設(shè)有求救開關(guān)及工位離線開關(guān)；當(dāng)托盤退出裝配線時，返修通道要有返修指示信號燈，提示相關(guān)人員來處理。基于以上考慮，我們對原裝配線進行了

5、顛覆性的改造，在工藝平面布置、控制設(shè)備及物流等方面都進行了重新規(guī)劃及改造。 （1）發(fā)動機裝配線結(jié)構(gòu)形式的改造 裝配線采用可互換的標(biāo)準段構(gòu)成，工位平均間距設(shè)置為2m（可根據(jù)不同的型式進行增減），裝配線輸送速度約在1020m/min。裝配線托盤以現(xiàn)有具體的主力機型為主，再兼顧今后拓展機型發(fā)動機。在不需對托盤做較大調(diào)整的情況下，通過調(diào)整托盤支撐點就能滿足裝配要求；對托盤擋停器布置及控制要求在自動設(shè)備工位的擋停器具有互鎖功能，防止誤操作損壞設(shè)備；輸送線及設(shè)備自動控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，配置了手工操作的功能，裝配線手動工位工件對輥道累計定位精度要求控制在3mm范圍內(nèi)，需要二次定位的半自動工位及自動工位工件對

6、設(shè)備的定位精度要求控制在0.2mm范圍內(nèi)。輸送線電控柜管線走向要方便維修，管線布置應(yīng)整齊、牢固和無顫動，輸送線的驅(qū)動電機采用聯(lián)掛方式，由一根總線至控制柜，在托盤上安裝ID卡，通過讀寫頭對重要及關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)的采集、交換。 （2）工藝改造 裝配線設(shè)置為環(huán)行布置，總長160m，共設(shè)置工位78個，其中10余個關(guān)鍵工位，關(guān)鍵工位質(zhì)量參數(shù)全部采用專用設(shè)備控制，比如擰緊機、氣門間隙測量機和靜扭矩測量等。 線體旁設(shè)置活動盛件車（見圖3），取代先前的固定料架，方便了物流發(fā)料，拓寬了物流通道，對裝配線的作業(yè)指導(dǎo)書按員工的操作習(xí)慣變更為手順書，對每一步作業(yè)時間節(jié)拍進行了規(guī)定；在線體旁設(shè)置了活塞連桿分裝線、機油泵

7、、進排氣歧管和缸蓋罩等工作臺10余個，在原來的基礎(chǔ)上增加8個，基本達到了在總裝配線上不裝配單個零部件，提高了生產(chǎn)效率；對缸體、變速器和飛輪等較重的零部件采用機械手抓舉或者平衡吊上線，減輕了人員勞動強度；對原缸蓋分裝線的改造則采用總線控制結(jié)構(gòu)的非同步柔性輸送線，直線布置，裝配線由可互換的標(biāo)準段構(gòu)成，分裝線上的工具設(shè)置在線體旁布置，操作安全方便，托盤設(shè)計不帶回轉(zhuǎn)臺，缸蓋分裝夾具對缸蓋的定位精度控制在0.3mm范圍內(nèi)。 圖3 活動推車料架（3）信息傳遞系統(tǒng)的改造 信息傳遞系統(tǒng)的改造，涵蓋了主機廠的幾大工藝車間：從車身進入焊接車間到整車裝配下線的每一個節(jié)點的時間節(jié)拍，都可在信息傳遞系統(tǒng)上查閱，以便發(fā)動

8、機裝配車間根據(jù)實際情況調(diào)整作業(yè)計劃，降低庫存實現(xiàn)直供。根據(jù)以上情況，發(fā)動機裝配線改進了時間節(jié)拍信息的取樣點，由以前取樣點選擇在車身進入焊接車間開始，經(jīng)過涂裝，再到總裝車間發(fā)動機上線工位為止所耗費的總時間來設(shè)置發(fā)動機裝配線的時間節(jié)拍，改為將取樣點信息選擇在車身進入涂裝車間上線處，經(jīng)涂裝區(qū)、返工區(qū)，再到汽車總裝線發(fā)動機工位所需要的總時間節(jié)拍，與發(fā)動機裝配線完成裝配經(jīng)測試合格的時間節(jié)拍一致，可實現(xiàn)發(fā)動機直供，降低庫存。時間節(jié)拍的平衡是指工位與工位之間或控制設(shè)備之間消耗時間盡量一致并控制在10%20%范圍內(nèi)，這樣每個工位在節(jié)拍（即相鄰兩產(chǎn)品通過裝配線尾端的間隔時間）內(nèi)都處于繁忙狀態(tài)，完成最大的工作量，

9、從而使各工位的閑置時間最少。 時間節(jié)拍 1零部件清洗時間T1。發(fā)動機上有幾百個零部件，按裝配要求及重要程度在裝配現(xiàn)場清洗的零部件有十幾種，其時間應(yīng)涵蓋將清洗零部件轉(zhuǎn)運至存區(qū)時間，其余的零部件要求供應(yīng)商保證清潔度，直接裝配使用。因此，T1=零部件清洗時間+零部件轉(zhuǎn)運時間。 2發(fā)動機裝配時間T2。T2=工位裝配時間工位數(shù)+特殊情況停線時間。 3發(fā)動機運輸至熱試的時間T3。 4熱試終檢時間T4。 5熱試完畢運輸至總裝暫存區(qū)時間T5。 6生產(chǎn)部門下達計劃的時間T6。 7物流備料時間T7。 如圖4所示，總的時間節(jié)拍T=（T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7）k（k為節(jié)拍系數(shù)，由企業(yè)根據(jù)實際情況而定，

10、可在1.01.1之間取值）。 圖4 發(fā)動機裝配時間節(jié)拍發(fā)動機裝配線控制設(shè)備 1測量設(shè)備的改造 （1）曲軸軸向間隙及靜扭矩測量機。主軸承蓋擰緊后要對曲軸回轉(zhuǎn)扭矩與軸向間隙進行檢測，活塞、連桿裝配完后對曲軸回轉(zhuǎn)扭矩進行檢測。增添該設(shè)備可自動對曲軸回轉(zhuǎn)扭矩與軸向間隙進行檢測，具有故障聲光報警、自動停機功能。以前對該項目參數(shù)的檢測主要是通過百分表和力矩扳手完成，效率低下。 （2）氣門鎖片拍打機。增添該設(shè)備能自動檢查鎖片是否壓裝到位及鎖片是否漏裝。該設(shè)備具有故障報警、自動停機以及自動與手動控制功能，避免人工用榔頭敲擊檢查帶來的質(zhì)量隱患。 （3）凸輪軸測量機。該設(shè)備能自動測量凸輪軸軸頸與基圓直徑以及氣門桿

11、頂部與凸輪軸基圓間隙，操作員工可直接按設(shè)備面板顯示對氣門間隙進行調(diào)整。 2試漏設(shè)備的改造 一般在線檢測試漏，主要是對進、排氣系統(tǒng)和水、油道等進行試漏檢查，對發(fā)動機裝配完成后的總成未作要求。經(jīng)過我們對發(fā)動機漏氣現(xiàn)象的觀察統(tǒng)計，即使在線檢測過程中未出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，但在完成發(fā)動機總成裝配后也會出現(xiàn)了漏氣現(xiàn)象，因此有必要增加對總成漏氣現(xiàn)象的檢測，也可根據(jù)零部件質(zhì)量狀況及在生產(chǎn)節(jié)拍許可的情況下，適當(dāng)增減試漏設(shè)備。 3擰緊設(shè)備的改造 通過我們對工藝參數(shù)的分析以及對關(guān)鍵工位的擰緊機進行的更新改造，對曲軸、缸蓋飛輪和凸輪軸等工位質(zhì)量參數(shù)的控制全部采用自動擰緊機控制，并對其提出如下要求： （1）具有操作模式轉(zhuǎn)換開

12、關(guān)，方便操作。 （2）自動擰緊機具有自動升降、認帽、擰緊、移位及退出功能。 （3）自由轉(zhuǎn)數(shù)，低速、認帽轉(zhuǎn)速和反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，可通過數(shù)字調(diào)整每個軸及扭矩種類。 （4）自動擰緊機每個扭緊軸的輔具能串接扭矩校正儀的接桿，以便工作時校正每個軸的扭矩；具有角度控制、扭矩監(jiān)視功能或扭矩控制、角度監(jiān)視功能；具有工作狀態(tài)顯示功能和擰緊計數(shù)防漏擰緊功能。 （5）擰緊扭矩時擰緊工具應(yīng)具有充分的裕量（20%）；記錄擰緊的次數(shù)和結(jié)果（扭矩和角度）。 總線控制 裝配總線控制采用分布控制和局域網(wǎng)絡(luò)工作的方式：裝配線分別配置單獨的主控PLC控制裝配輸送線及線上所有設(shè)備的運行，負責(zé)和其他分線主控PLC的信息交換等；每個操作工位都要

13、求設(shè)置接入/切除（即停止器常開/常關(guān)）的選擇按鈕，以方便完成不同機型、不同條件下的裝配；對有缺陷的裝配，除非人工干預(yù)，否則應(yīng)停止在工位上等待處理；控制系統(tǒng)要保證整條生產(chǎn)線的實用性、高可靠性和易維護性，保證互鎖嚴密，杜絕人工誤操作。 裝配線的急停控制：在線上，有危險的部位、間隔一定距離的空工位（5m）及每臺設(shè)備必須有急停裝置，保證不傷害人身及機械設(shè)備；對于單機急停應(yīng)盡可能不影響輸送線，裝配線上的操作人員應(yīng)能在任意時刻檢查聲光系統(tǒng)的好壞。 結(jié)語 經(jīng)過我們兩年來對發(fā)動機裝配線的不斷改善及優(yōu)化，產(chǎn)品下線合格率由原來的85%上升到現(xiàn)在的98%以上，生產(chǎn)效率顯著提升；庫存降低了50%以上，實現(xiàn)了發(fā)動機直供，直接減少了生產(chǎn)過程中各種盛具、料具和轉(zhuǎn)運車