瓦蓋擰緊中柔性變距的解決方案探討

陳園園

摘要：一直以來在瓦蓋擰緊設(shè)備的設(shè)計中存在著一定的問題，比如說螺栓與螺栓的間距過小、螺栓與螺栓變距太多、生產(chǎn)節(jié)拍過快、產(chǎn)品更新?lián)Q代太頻繁、每換一款產(chǎn)品，就需要重新設(shè)計一臺設(shè)備與之匹配。文章根據(jù)這些問題對瓦蓋全柔性擰緊設(shè)計中變距的解決方案展開了探討。

關(guān)鍵詞：設(shè)備設(shè)計；瓦蓋擰緊；柔性變距系統(tǒng)；解決方案；汽車設(shè)計 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TG65 文章編號：1009-2374（2017）03-0063-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.03.028

1 瓦蓋擰緊設(shè)備柔性化的必要性

進(jìn)入21世紀(jì)來，隨著汽車市場從以生產(chǎn)者為導(dǎo)向轉(zhuǎn)向以消費者為導(dǎo)向，且行業(yè)競爭逐漸激烈，企業(yè)利潤也在逐步降低。此外，隨著國家制定《中國制造2025》規(guī)劃以及大力發(fā)展智能制造，對于汽車及零部件行業(yè)來說，產(chǎn)品質(zhì)量要求更高，企業(yè)間的競爭會更加激烈，質(zhì)量可靠、成本低的產(chǎn)品未來將占據(jù)大量市場份額：這就要求企業(yè)擁有更先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)、更智能化的設(shè)備，以增加競爭的砝碼。

更先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)的核心技術(shù)就是提高生產(chǎn)線的節(jié)拍，因為生產(chǎn)線的節(jié)拍影響生產(chǎn)線的成本，而生產(chǎn)線的成本則是汽車生產(chǎn)商考慮更換車型的重要原因。不同車型擁有不同的零部件，所以如果要大規(guī)模的更換車型內(nèi)部零部件，那么所需的加工，安裝設(shè)備，節(jié)拍也都

不同。

下面用具體數(shù)字算算節(jié)拍和生產(chǎn)成本的關(guān)系。例如，2013年一汽大眾在成都的生產(chǎn)線。生產(chǎn)節(jié)拍是60JPH，即每小時生產(chǎn)60輛汽車，也就是每分鐘生產(chǎn)1輛汽車。一天24小時，一年365天，假如一臺車的成本價是10萬，一條生產(chǎn)線的年產(chǎn)值24×365×10萬=87600萬，所以有更大產(chǎn)值才能盡快回本。

2012年在廣汽本田參觀，廠方介紹每年48萬輛的產(chǎn)量，約66秒就生產(chǎn)一臺車。相比于生產(chǎn)速度是48JPH左右（每小時有48臺新車下線），即75秒下線一臺，生產(chǎn)速度最快達(dá)到51JPH，通常這個數(shù)字維持在47～51JPH之間，即一輛走完流水線大概90分鐘。66秒節(jié)拍的生產(chǎn)線將具有更大的市場價格優(yōu)勢。

那么為了降低成本，提高競爭力，實現(xiàn)智能制造，走可持續(xù)化發(fā)展道路，現(xiàn)在的汽車生產(chǎn)線都在不斷提高節(jié)拍，提高品質(zhì)，講究柔性化，力求在節(jié)拍上、質(zhì)量上能占有優(yōu)勢。在設(shè)計的極限范圍內(nèi)，設(shè)備設(shè)計需要滿足產(chǎn)品的無規(guī)律變化，需要考慮更換產(chǎn)品時，不影響整線的生產(chǎn)節(jié)拍，即今天的生產(chǎn)線也可以為以后的車型提供生產(chǎn)。

汽車的發(fā)動機(jī)是汽車的心臟。發(fā)動機(jī)的更新涉及到油耗、污染等，牽扯到市場競爭的方方面面。而每臺發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線都離不開一臺缸蓋的瓦蓋和凸輪軸蓋的擰緊設(shè)備，所以缸蓋的瓦蓋和凸輪軸蓋的擰緊設(shè)備的柔性擰緊極為重要，是整條發(fā)動機(jī)裝配線的核心設(shè)備。

2 當(dāng)前瓦蓋擰緊設(shè)備的設(shè)計中存在的問題

從當(dāng)前情況來看，正因為瓦蓋擰緊設(shè)備的重要性，擰緊設(shè)備的廣泛使用也暴露出了其種種不足。

在國內(nèi)汽車發(fā)展產(chǎn)業(yè)的第一個階段，那個時候汽車市場以快速搶占市場為目標(biāo)，汽車生產(chǎn)廠家能快速提出功能需求，產(chǎn)品線只要滿足最基本的功能，就算達(dá)到自己的生產(chǎn)目的。在這種大環(huán)境下，（1）做設(shè)備的工程師的設(shè)計觀念太過陳舊，工程師在設(shè)計的過程中只是單純的在追求工時、滿足汽車生產(chǎn)廠家提出的設(shè)備功能、降低設(shè)備成本等。在設(shè)計思路表現(xiàn)上還比較保守、僵化，設(shè)計的時候缺少針對性，對自己所研究的項目特征、產(chǎn)品特性等都沒有進(jìn)行深入了解，在設(shè)計的時候只是簡單的套用已有的設(shè)備，進(jìn)行新功能的修改；（2）由于在設(shè)計的過程中缺乏一定的利益驅(qū)動，而且在設(shè)計的時候任務(wù)也比較繁重，工程師在設(shè)計的過程中總是無暇去琢磨技術(shù)創(chuàng)新的事情。在這種模式下，一款缸蓋就對應(yīng)一臺瓦蓋擰緊機(jī)。

隨著市場發(fā)生改變，市場需求更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)、更實用性的汽車出現(xiàn)。產(chǎn)品的更新?lián)Q代就非?？?，那么擰緊設(shè)備隨之更換會造成極大的資源浪費，其根本問題主要表現(xiàn)在以下兩個方面（本文所有尺寸單位為mm）：

2.1 瓦蓋擰緊設(shè)備設(shè)計的相關(guān)問題

2.1.1 螺栓與螺栓變距太多。將圖1的螺栓單獨羅列出，標(biāo)注尺寸后，就可以看出螺栓之間的間距問題。

看21顆螺栓的相互間距，在X軸有共同間距80，可以初步設(shè)想將6、7、10、11、14、15和8、9、12、13、16、17作為一個擰緊單元，那么18和14之間的間距是85，20和16的間距是115。在Y軸方向41.5、40.2、47.1、99.6、156.9這些距離都需要變距。X軸上從80變到85然后變?yōu)?15，Y軸上的全變距，這個變距就是整個擰緊設(shè)備的核心。變距有幾款常規(guī)做法：泵&氣缸&電機(jī)+導(dǎo)軌&絲桿&齒輪，有了直線變距機(jī)構(gòu)，就必須設(shè)計定位機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)、限位機(jī)構(gòu)等附加機(jī)構(gòu)。在這么小的距離變化下，有空間安排下這些機(jī)構(gòu)嗎？這是一個設(shè)計難點。

再看看另外一款產(chǎn)品的螺栓間距：

此產(chǎn)品在X軸的變距為2、80、6.5，在Y軸上的變距為16.5、33、56.3、44、153，通過多組數(shù)據(jù)（不一一舉例），在X軸變距的范圍，1

2.1.2 螺栓與螺栓的間距過小。在圖3中，X軸有個變距為2，即兩顆螺栓的橫向距離只有2mm，在上述對比中，我們發(fā)現(xiàn)，間距80是一個可以作為模塊化擰緊的數(shù)值，工廠要求擰緊M10螺栓使用的擰緊槍為博士QST42-50CT和博士QST42-50COT，這種擰緊槍的安裝最小直徑為29。如何排布、如何安裝擰緊槍等因素都需要

考慮。

2.2 節(jié)拍問題