某中型液壓挖掘機裝配車間工藝設(shè)計

張烜，滿朝，王燭光，劉偉召，李偉

（中機中聯(lián)工程有限公司，重慶 400039）

1 引言

挖掘機是工程機械行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品，被譽為“工程機械之王”，其具有動作靈活、多功能和高效率等特點，并且極受用戶的歡迎[1]。中型液壓挖掘機作為挖掘機產(chǎn)品的主力機型，被廣泛應(yīng)用于水利工程、交通運輸、電力工程和礦山采掘等機械施工中。中型液壓挖掘機的發(fā)展對工程機械行業(yè)起著重要作用[2]。

目前，隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，國內(nèi)中型挖掘機市場已呈現(xiàn)迅速發(fā)展之勢，隨著“城鎮(zhèn)化建設(shè)”“國內(nèi)大循環(huán)”“新基建”等國家項目的拉動，中型挖掘機產(chǎn)品有廣闊的市場發(fā)展前景[3-4]。

2 項目概況

車間面積：35 880 m2。

生產(chǎn)綱領(lǐng)：年產(chǎn)中型液壓挖掘機16 500 臺（其中，13~36 t級別14 810 臺，40~48 t 級別1 690 臺）。

3 工作制度與年時基數(shù)

裝配車間采用大單班工作制，全年工作日300 d，設(shè)備年時基數(shù)2 880 h，工人年時基數(shù)2 730 h。

4 裝配車間工藝方案

4.1 車間土建參數(shù)

裝配車間長276 m（東西向，由13 個12 m 柱距組成），寬120 m（由北至南：1 個18 m 跨、1 個30 m 跨、3 個24 m 跨），起重機軌頂高10 m。車間北側(cè)有10 m 卸貨雨棚及與涂裝車間通過2 個連廊相連。

本車間每跨行車噸位為20 t+10 t（歐式），其中40~48 t 級別產(chǎn)品裝配區(qū)采用32 t（歐式）。

根據(jù)中型挖掘機的產(chǎn)品及裝配工藝特點，本車間主要分為：13~36 t 級別中挖裝配線、40~48 t 級別中挖裝配區(qū)、物流中心、SKD 區(qū)、預(yù)留區(qū)及景觀中庭區(qū)等。

4.2 車間主要工藝流程

車間主要工藝流程如圖1 所示。

圖1 車間主要工藝流程

4.3 車間工藝方案說明

1）挖掘機轉(zhuǎn)臺、車架、動臂、斗桿等結(jié)構(gòu)件采用重型積放鏈設(shè)備通過空中連廊由涂裝車間空中輸送至裝配車間。根據(jù)裝配與涂裝工段生產(chǎn)班次差別，結(jié)構(gòu)件暫存量按1 個班次生產(chǎn)量考慮（55 臺套）。

2）13~36 t 級別中挖車架裝配線采用RGV 裝配線，混線生產(chǎn)。生產(chǎn)節(jié)拍為11.5 min。

車架主要裝配工序如圖2 所示。

圖2 主要裝配工序

3）車架履帶裝配采用履帶自動裝配系統(tǒng)，主要裝配工序如下：1 臺套履帶送入履帶裝配工位—鋪展履帶（卷展履帶機）—履帶推送入位（含定位）—（下車架RGV 小車送至履帶裝配工位）—升降機提升（帶履帶及下車架整體提升）、下車架RGV 小車返回—升降機下降—卷履帶（卷展履帶機）—（穿梭車將下車架送至合車線）。

4）13~36 t 級別中挖轉(zhuǎn)臺裝配線采用RGV 裝配線，混線生產(chǎn)。生產(chǎn)節(jié)拍為11.5 min。

車架主要裝配工序如下：（上車架結(jié)構(gòu)件上裝配線）—線束—電磁閥安裝—回轉(zhuǎn)馬達—主閥—發(fā)動機—散熱器—駕駛室—先導(dǎo)管路及空調(diào)管路連接—液壓油箱、燃油箱—兩箱調(diào)整—冷卻管路、控制盒—框架—右門板安裝—電瓶—左門—頂板安裝—電氣—機罩—合車轉(zhuǎn)線—送至合車線合車。

對應(yīng)轉(zhuǎn)臺裝配線各工位，設(shè)置9 條部裝線。

5）中挖合車裝配線采用雙板鏈線，混線生產(chǎn)。生產(chǎn)節(jié)拍為11.5 min。合車線主要裝配工序如下：（穿梭車將下車架送至合車線）—合車—合車擰緊—行走管路連接—加油加水/ 漲緊/壓軌鏈—動臂油缸裝配。

6）中挖總裝工序間移動利用挖掘機自身動力，采用啟機行走方式。主要裝配工序如下：配重吊裝/ 管路連接—配重擰緊—工作裝置合裝—工作裝置硬管裝配—挖斗裝配—黃油加注—檢查、下線—（開至調(diào)試車間）。

對應(yīng)工作裝置合裝工位，設(shè)置1 條工作裝置部裝線，線體采用RGV 連線。

5 工藝方案特點

為了達到本項目的高要求及大規(guī)模的產(chǎn)能建設(shè)目標，設(shè)計大膽采用了諸如：RGV 裝配線、翻轉(zhuǎn)變位機、多軸電動擰緊機、助力機械手、履帶自動裝配系統(tǒng)、車架合裝程控行車、尾氣收集系統(tǒng)、自動化立體庫、AGV 系統(tǒng)、自動揀選系統(tǒng)等先進設(shè)備，大大提升生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期。

1）縮短裝配節(jié)拍：節(jié)拍時間由傳統(tǒng)裝配線的15~20 min/ 臺提升為11.5 min/ 臺。

2）柔性裝配：裝配線采用RGV 線，具備混線生產(chǎn)、柔性生產(chǎn)能力，一條線可滿足ZE135~ZE360 共8 種型號共線裝配的能力。結(jié)構(gòu)件上線前采用重型積放鏈系統(tǒng)進行空中存儲、編組及積放，滿足“多品種小批量”柔性生產(chǎn)需求。對于部分不能上線的產(chǎn)品，采用“島式裝配工作臺”，實現(xiàn)柔性裝配。

3）自動化裝配：車架裝配線為“黑燈線”，主要零部件（支重輪、托鏈輪、行走馬達、回轉(zhuǎn)支承等）的裝配及擰緊都采用機器人完成；車架自動翻轉(zhuǎn)變位；履帶自動裝配；車架及轉(zhuǎn)臺的合裝采用程控行車實現(xiàn)自動裝配。

4）自動化物流：AGV 系統(tǒng)、自動揀選系統(tǒng)及自動化立體庫的應(yīng)用：在外協(xié)外購小件的配送上，通過自動揀選系統(tǒng)和AGV 送料小車的大量使用，實現(xiàn)了零部件配送中的無人化和高自動物流。

自動揀選系統(tǒng)極大地方便了小型零部件的撿配，電子系統(tǒng)自動對每個貨架上的物料進行統(tǒng)計，當物料數(shù)量低于設(shè)定值自動報警，避免了物料短缺現(xiàn)象的發(fā)生。同時，該系統(tǒng)既可快速卸貨至入庫，又自動按照線體不同需求自動分揀每條線需要的物料至AGV 系統(tǒng)接件區(qū)，實現(xiàn)了外協(xié)外購小件從卸貨到裝配線邊的“無縫連接”。

AGV 驅(qū)動物料配送小車實現(xiàn)單臺套配送：單臺套配送不僅解決了庫存嚴重浪費的現(xiàn)象，而且大大縮短了作業(yè)人員拿取物料的時間，從而提高了作業(yè)效率。

部分進口外協(xié)外購件采用自動化立體庫的型式進行存儲，實現(xiàn)入庫、存儲及出庫的全自動化。

6 結(jié)語

通過對國內(nèi)某中型液壓挖掘機裝配車間工藝設(shè)計，實現(xiàn)了13~48 t 級別產(chǎn)品的柔性化、自動化裝配生產(chǎn)。本設(shè)計采用先進的設(shè)備、合理完善的工藝流程、科學(xué)的規(guī)劃布置，形成具有先進水平的中型液壓挖掘機裝配車間。