重卡變速器智能裝配線的研發(fā)及應(yīng)用

嚴(yán)倉(cāng)鋒

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，西安 710119）

重卡變速器智能裝配線的研發(fā)及應(yīng)用

嚴(yán)倉(cāng)鋒

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，西安 710119）

在我國(guó)裝備技術(shù)尤其是總成裝配裝備技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)存在差距的情況下，我公司作為行業(yè)龍頭企業(yè)，自主研發(fā)并投入了一條國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的現(xiàn)代化重卡變速器總成裝配生產(chǎn)線。重點(diǎn)介紹了該線的技術(shù)方案設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用以及關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。

重卡；變速器；裝配線

0 引言

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平是衡量一個(gè)國(guó)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(chē)工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)在于汽車(chē)動(dòng)力總成等關(guān)鍵零部件技術(shù)。國(guó)外先進(jìn)的汽車(chē)制造企業(yè)多擁有汽車(chē)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(guó)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(zhǎng)。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(guó)家還有一定的差距。我公司作為我國(guó)汽車(chē)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(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(guò)程中的檢測(cè)手段還存在明顯差距。研制開(kāi)發(fā)更高科技含量的汽車(chē)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，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。

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(wú)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(duì)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(cè)過(guò)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(tái)配送；

6）應(yīng)用裝配過(guò)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(guò)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(guó)際先進(jìn)國(guó)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

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(wàn)臺(tái)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)，即為122秒。

2）生產(chǎn)線廠房技術(shù)條件

占地面積：6000平米；

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(guò)考察及調(diào)研，目前國(guó)內(nèi)外汽車(chē)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(chē)線、積放式動(dòng)力輥道線、AGV（RGV）智能引導(dǎo)裝配小車(chē)線及懸臂式智能機(jī)械手裝配線。手動(dòng)裝配小車(chē)線低端落后，直接排除不予考慮。下面我們重點(diǎn)對(duì)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(guó)際先進(jìn)的J-hook懸掛式機(jī)械臂結(jié)構(gòu)，（如圖1所示），具有自動(dòng)運(yùn)停、翻轉(zhuǎn)、升降、精確定位和注重人身安全等功能。

2）機(jī)器人智能裝配（如圖2所示）：全線配有多臺(tái)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。

圖1 J-hook懸掛式機(jī)械臂結(jié)構(gòu)圖

圖2 機(jī)器人智能裝配圖

表1 變速器總裝線線體特點(diǎn)對(duì)比表

3）軸承全部采用專(zhuān)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(wèn)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(kāi)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(pán)螺母擰緊采用自動(dòng)擰緊技術(shù)。

5）首次采用了國(guó)際先進(jìn)的控制、通訊等技術(shù)，多個(gè)工位采用智能化、無(wú)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(cè)低廢品率，成品廢品率≤0.5%，檢測(cè)誤判率≤0.5%，在線測(cè)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(guó)內(nèi)技術(shù)空白。實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，即提升了國(guó)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(duì)機(jī)器人技術(shù)沒(méi)有進(jìn)行簡(jiǎn)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(wú)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2002年開(kāi)始進(jìn)行技術(shù)改造，并經(jīng)過(guò)三次技術(shù)升級(jí)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(duì)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(duì)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(zhuān)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(xiāo)和浮動(dòng)工作臺(tái)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(jiǎn)便，原理可靠。

5）該項(xiàng)目中的車(chē)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(cè)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(chǔ)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(cè)試：變速箱總成測(cè)試設(shè)備開(kāi)發(fā)專(zhuān)用程序控制，試車(chē)設(shè)備強(qiáng)制試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)測(cè)試點(diǎn)，保證總成出廠質(zhì)量。

8）人力資源：該項(xiàng)目與同類(lèi)項(xiàng)目比較，操作工人數(shù)減少了30%。

5 結(jié)束語(yǔ)

該項(xiàng)目歷時(shí)三年研發(fā)并于2012年底正式投入使用至今，效果良好。生產(chǎn)的變速器為我公司大扭矩輕量化高端產(chǎn)品，這些產(chǎn)品不僅配套國(guó)內(nèi)東風(fēng)公司、一汽集團(tuán)、北汽福田、陜汽集團(tuán)等一線品牌主機(jī)廠家，更配套沃爾沃、配卡等國(guó)際知名公司，遠(yuǎn)銷(xiāo)歐美市場(chǎng)，每年為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，年工業(yè)產(chǎn)值達(dá)22.5億元人民幣以上。

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(píng)，為企業(yè)贏得了很好的社會(huì)效益，訂單量不斷加大，遠(yuǎn)銷(xiāo)歐美市場(chǎng)。該產(chǎn)品裝在大噸位載重汽車(chē)上，必將提高公路運(yùn)輸?shù)男?，降低運(yùn)輸成本，緩解運(yùn)輸壓力，為中國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展做出更加突出的貢獻(xiàn)。由于 項(xiàng)目技術(shù)的先進(jìn)性，項(xiàng)目先后榮獲2014年度陜西省科技進(jìn)步獎(jiǎng)及2015年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

[1] 劉強(qiáng),王勻.汽車(chē)裝配工藝規(guī)劃及相關(guān)技術(shù)的探討[J].黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào),2001(02).

Research and application of intelligent assembly line for heavy truck transmission

YAN Cang-feng

TH16

：A

1009-0134(2017)03-0049-03

2016-11-17

嚴(yán)倉(cāng)鋒（1977 -），男，本科，主要從事汽車(chē)變速器裝配、測(cè)試、涂裝工藝及設(shè)備的研究與應(yīng)用。