汽車總裝動力總成分裝托盤柔性化實(shí)施方案探討

閆向春，陳文劍 Yan Xiangchun，Chen Wenjian

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汽車總裝動力總成分裝托盤柔性化實(shí)施方案探討

閆向春，陳文劍 Yan Xiangchun，Chen Wenjian

（浙江吉利汽車有限公司張家口分公司，河北 張家口 075000）

為滿足總裝多車型、多動力總成混線生產(chǎn)的需要，對總裝動力分裝托盤的設(shè)計方案進(jìn)行研究。簡要介紹了兩種不同的動力分裝托盤設(shè)計方案，從托盤結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)、定位精度、改造周期和成本等方面進(jìn)行闡述和研究。

柔性化生產(chǎn)；動力分裝托盤；托盤結(jié)構(gòu)；托盤設(shè)計方案；可換插片式

0 引 言

隨著我國汽車行業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)汽車市場競爭日益激烈，用戶需求多樣化發(fā)展，要求汽車制造商以多車型、多類型的經(jīng)營模式進(jìn)行生產(chǎn)；市場需求急劇變化，汽車制造商需要以最快的速度響應(yīng)，柔性化生產(chǎn)和可持續(xù)及快速改造成為目前各大汽車制造商的主要研究方向。動力分裝作為總裝生產(chǎn)中的關(guān)鍵一環(huán)，直接影響產(chǎn)品裝配質(zhì)量及裝配效率，動力分裝托盤的設(shè)計在總裝生產(chǎn)中越來越重要。

1 動力分裝托盤

發(fā)動機(jī)和變速器在總裝車間進(jìn)行分裝，采用流水線形式，線體一般采用輥道線或AGV（Automated Guided Vehicle，自動導(dǎo)引運(yùn)輸車）驅(qū)動的小車環(huán)線，動力分裝托盤放在輥道線上或小車上，做為發(fā)動機(jī)和變速器的支撐 載體。

總裝車間一般有兩款以上的車型混線生產(chǎn)，一款車型最少配置兩種發(fā)動機(jī)和兩種變速器，車間內(nèi)發(fā)動機(jī)和變速器的組合至少有4種，見表1。

表1 發(fā)動機(jī)和變速器組合

每個工廠混線生產(chǎn)的車型數(shù)量不同，一款車型的動力配置不同，且很多工廠發(fā)動機(jī)和變速器的配置多于4種。動力分裝托盤根據(jù)發(fā)動機(jī)和變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計，由于要考慮兼容性及生產(chǎn)節(jié)拍等，發(fā)動機(jī)和變速器種類越多，動力分裝托盤設(shè)計難度越大，托盤設(shè)計越復(fù)雜。

2 一般柔性化方案

目前各個主機(jī)廠使用較多的一般托盤設(shè)計方案如圖1所示。

托盤分為托盤底板和上部支撐兩部分，托盤底板與輥道線匹配設(shè)計，上部支撐根據(jù)發(fā)動機(jī)和變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。一般動力分裝托盤的支撐方式主要有固定式定位結(jié)構(gòu)、插拔式定位結(jié)構(gòu)和折疊式定位結(jié)構(gòu)，見表2。

圖1 動力分裝托盤一般方案

表2 一般動力分裝托盤定位結(jié)構(gòu)

支撐上涂不同的顏色，用于區(qū)分不同的動力總成，當(dāng)不同的發(fā)動機(jī)和變速器混線生產(chǎn)時，支撐切換方便、快捷；但當(dāng)動力總成的種類較多，一般超過3種時，托盤上會出現(xiàn)支撐布置混亂、不易識別或無法布置的情況。

3 可換插片式柔性化方案

可換插片式方案是一種針對多動力總成的托盤設(shè)計方案，托盤示意圖如圖2所示。

圖2 動力分裝托盤可換插片式方案

可換插片式動力分裝托盤分為托盤底板、底座和插片3部分。托盤底板與一般動力分裝托盤底板結(jié)構(gòu)相同；底座固定在托盤上，用于固定插片；插片上帶有發(fā)動機(jī)和變速器的支撐，一片插片帶有一個或兩個支撐，插片在底座上的位置及插片的支撐結(jié)構(gòu)，取決于發(fā)動機(jī)和變速器的結(jié)構(gòu)，切換發(fā)動機(jī)和變速器時，只需切換托盤上的插片。

托盤上采用以下方式區(qū)分不同的動力總成：底座標(biāo)注位置信息如E1、E2、E3、E4、E5和G1、G2、G3、G4、G5，插片上標(biāo)注發(fā)動機(jī)或變速器的型號和對應(yīng)在托盤上的位置信息，如A款發(fā)動機(jī)+E1、B款發(fā)動機(jī)+E3、C款變速器+G2、D款變速器+G5。切換不同的發(fā)動機(jī)和變速器時，找到對應(yīng)的插片，放入托盤上相應(yīng)的底座位置。

4 兩種柔性化方案對比

從定位精度、改造周期、成本3方面進(jìn)行對比分析。

4.1 定位精度

由于支撐定位結(jié)構(gòu)不同，各支撐相對于托盤基準(zhǔn)定位精度不同，見表3。

表3 定位銷相對于托盤基準(zhǔn)孔定位精度 mm

由表3可知，可換插片式方案定位精度較一般方案精度高。

4.2 改造周期

一般動力分裝托盤支撐和底板的固定方式為：在底板上打孔，支撐通過螺栓固定在底板上。新增動力總成時，如果新增的支撐和現(xiàn)有動力總成的支撐不干涉，可采用在現(xiàn)場托盤底板上手動打孔的方式增加支撐，但這種方式安裝精度不能保證；如果新增的支撐與現(xiàn)有支撐干涉，托盤可能需要重新設(shè)計，整體更換，新增的動力總成和現(xiàn)有的動力總成都需要匹配，調(diào)試驗(yàn)證周期較長。

可換插片式動力分裝托盤新增動力總成時，只需增加對應(yīng)的插片，并對新增的插片進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)證，設(shè)計和調(diào)試驗(yàn)證周期短，對現(xiàn)有車型的生產(chǎn)不會產(chǎn)生影響。

舉例說明，A車間和B車間都需要投產(chǎn)一款發(fā)動機(jī)和變速器，A車間為一般動力分裝托盤，新增的發(fā)動機(jī)和變速器支撐與現(xiàn)有支撐干涉，托盤需重新設(shè)計；B車間為可換插片式動力分裝托盤，新增的支撐與現(xiàn)有支撐無法兼容，需新增插片。A車間和B車間托盤改造周期見表4。

表4 A車間和B車間托盤改造周期 月

由表4可知，可換插片式動力分裝托盤比一般動力分裝托盤改造周期縮短一半，且不會影響到現(xiàn)有生產(chǎn)車型。

4.3 成本

對于托盤的前期投入，可換插片式動力分裝托盤比一般動力分裝托盤成本高。如果涉及到后期的改造，可換插片式托盤的設(shè)計周期短，改造調(diào)試的周期短，人力、物力投入較少，改造費(fèi)用低于一般動力分裝托盤。

以C工廠多次改造項(xiàng)目為例進(jìn)行說明，見表5。

表5 單個動力分裝托盤前期投入和后期改造成本萬元

C工廠最初使用一般動力分裝托盤，簡單改造時將供應(yīng)商制造的支撐在車間不生產(chǎn)時進(jìn)行現(xiàn)場更換，現(xiàn)場手動打孔精度較低，安裝完成后反復(fù)調(diào)試驗(yàn)證，現(xiàn)場作業(yè)時間較長，單個改造成本約為0.6萬元；進(jìn)行復(fù)雜改造時，現(xiàn)有托盤無法繼續(xù)使用，需更換托盤上板及上部全部支撐，對所有車型重新進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)證，其成本與新制作一個一般動力分裝托盤差不多，約為1.5萬元。后來C工廠更換為可換插片式動力分裝托盤，改造時只需要由供應(yīng)商制造相應(yīng)的新增插片，而后進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)證，其成本較低，約為0.3萬元。由此看出，改造的次數(shù)越多，可換插片式動力分裝托盤累計的成本越低，優(yōu)勢越明顯。

5 結(jié)束語

通過對比分析，動力分裝托盤可換插片式柔性化方案兼容的動力總成種類多，定位精度高，更適合汽車總裝的大規(guī)模生產(chǎn)制造，在后續(xù)改造中優(yōu)勢更為明顯。在托盤前期設(shè)計時，可優(yōu)先考慮可換插片式柔性化方案。對于混合動力汽車、純電動汽車，動力分裝托盤可換插片式柔性化方案同樣適用。

動力分裝托盤設(shè)計時，可以綜合工廠的產(chǎn)能、生產(chǎn)方式、動力總成種類、后續(xù)是否改造和成本等因素，選擇合適的設(shè)計方案。

2019-01-21

1002-4581（2019）02-0044-03

U468.2+1

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2019.02.012