某掛車焊接生產(chǎn)線優(yōu)化設(shè)計

安徽江淮專用汽車有限公司 周庸 代家明 韋朝坤

為了擴(kuò)產(chǎn)能、提效率，同時提高轎運(yùn)車產(chǎn)品的質(zhì)量，某公司擬對焊接生產(chǎn)線各工位進(jìn)行優(yōu)化，通過工序調(diào)整、工裝配置、工藝路線調(diào)整等方式，綜合分析并優(yōu)化了掛車生產(chǎn)線上的產(chǎn)品制作流水線及生產(chǎn)線平衡，提高了生產(chǎn)線效率及產(chǎn)品質(zhì)量。

1 前言

在我國掛車領(lǐng)域，以往的轎運(yùn)車是一種十分特殊的車型。合規(guī)的轎運(yùn)車在這個行業(yè)里鳳毛麟角，道路上主流的車型均超過20m。隨著交通運(yùn)輸部重點治理轎運(yùn)車市場以及9·21治超新政的嚴(yán)格實施和推進(jìn)，原有商品轎運(yùn)車市場普遍采用單排超長半掛轎運(yùn)車、雙排跳等違規(guī)行為已經(jīng)快速根除，整個轎運(yùn)行業(yè)也將向規(guī)范化方向發(fā)展。根據(jù)新GB 1589規(guī)定，中置軸商品轎運(yùn)車產(chǎn)品長度不得超過12m，列車長度不得超過22m，寬度不得超過2.55m，高度不得超過4.2m，主車加掛車最多可裝載8～11輛轎車[1]。因此，中置軸轎運(yùn)車運(yùn)輸車安全性高、裝載量大、通過性好等優(yōu)勢，可有效替換市場上現(xiàn)有超標(biāo)轎運(yùn)車，以減少視線盲區(qū)，提高車輛通過性，從而降低事故發(fā)生率，降低運(yùn)輸過程中所運(yùn)輸商品的磕碰，保證單品價值較高的商品車運(yùn)輸安全[2]。

在這樣的大背景下，某公司著手研發(fā)轎運(yùn)車，但當(dāng)前日產(chǎn)1臺的產(chǎn)能短板嚴(yán)重制約了轎運(yùn)車的飛速發(fā)展，急需擴(kuò)產(chǎn)能、提效率，同時還需提高產(chǎn)品的質(zhì)量。針對上述問題，現(xiàn)擬對焊接生產(chǎn)線各工位進(jìn)行優(yōu)化，通過工序調(diào)整、工裝配置、工藝路線調(diào)整等方式，綜合分析掛車生產(chǎn)線上的產(chǎn)品制作流水線及平衡生產(chǎn)線，以提高生產(chǎn)線效率及進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量[3-4]。

2 生產(chǎn)線簡介

某公司現(xiàn)主要生產(chǎn)車型有3種：單胎半掛車、雙胎半掛車和中置軸轎運(yùn)車。本文以雙胎轎運(yùn)車在生產(chǎn)線上的工藝路線為例，對生產(chǎn)線現(xiàn)狀進(jìn)行描述，包括布局、生產(chǎn)方式等。掛車車間現(xiàn)有一條生產(chǎn)線，包括焊接、裝配、調(diào)試作業(yè)。工藝流程路線如圖1所示。

2.1 焊接作業(yè)工位

焊接作業(yè)可分為9個工位，分別為：縱梁點固、縱梁焊接、縱梁校正、后平臺焊接、上前平臺/分總成焊接、縱梁拼焊、下平臺拼焊、下平臺上方滿焊、鋪多孔板/鋼絲網(wǎng)/下平臺下方焊接。焊接作業(yè)需嚴(yán)格執(zhí)行轎運(yùn)車焊接作業(yè)指導(dǎo)書要求。焊接作業(yè)完成后，將各總成轉(zhuǎn)涂裝，根據(jù)《涂裝工藝守則》要求進(jìn)行涂裝后，再將各總成流轉(zhuǎn)至生產(chǎn)線上存放區(qū)。

2.2 裝配作業(yè)工位

裝配作業(yè)可分為6個工位，分別為：橋預(yù)裝、橋裝配、桁架裝配、上平臺裝配、液壓裝配、制動/電器裝配。裝配作業(yè)需嚴(yán)格執(zhí)行轎運(yùn)車裝配作業(yè)指導(dǎo)書要求。

2.3 調(diào)試作業(yè)工位

調(diào)試作業(yè)設(shè)置1個工位，該工位可并列放置兩臺車，同時進(jìn)行調(diào)試作業(yè)。調(diào)試工作包括液壓動作調(diào)試、各燈具工作調(diào)試及制動調(diào)試。

經(jīng)過平衡率分析，如圖2所示，計算可知生產(chǎn)線平衡率為68.45%，瓶頸工序集中于各焊接工位，接下來對各焊接工位進(jìn)行工序優(yōu)化。

圖1 工藝流程路線

3 各工位優(yōu)化

3.1 縱梁點固工位

縱梁總成可分為三段（中置軸掛車）及四段（轎運(yùn)半掛車）拼焊而成，各段小縱梁均在縱梁點固工位點固。對于直段小縱梁，在現(xiàn)有氣缸壓緊裝置上較易完成，保留現(xiàn)有工藝不做變化；由于原工裝上油缸間距較大且位置固定，對于彎曲段小縱梁難以處理，如圖3所示，且處理后縫隙達(dá)5mm，不符合技術(shù)要求。新縱梁點固工裝采用限位塊模式，如圖4所示，在現(xiàn)有焊接平臺上按照縱梁外輪廓確定限位板位置。工裝使用時，先定位縱梁上翼面，再采用梯形塊成型，可較好地保證縱梁上、下翼面與腹板貼合（縫隙≤1mm），且腹板與翼板之間垂直度可實時測量進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)測算，使用新縱梁點固工裝后，縱梁點固工位可減少作業(yè)人員1名，工位節(jié)拍不變。

圖3 彎曲段縱梁

圖4 新縱梁點固工裝

3.2 上平臺焊接工位

前/后上平臺焊接工位節(jié)拍分別為112.5min及126min，相比節(jié)拍最長工位下平臺焊接工位(149.4 min），該工位時間較為富余，現(xiàn)將表1中零部件調(diào)至前/后上平臺焊接工位。工序調(diào)整后，生產(chǎn)線平衡率下降3.4%。

表1 各總成工時

3.3 下平臺焊接工位

下平臺總成作為整車受力點集合處，且橋、制動、油路等諸多關(guān)鍵零部件附著其上，該工位制作及關(guān)鍵特性控制尤其重要?，F(xiàn)就其幾個主要關(guān)鍵零部件的優(yōu)化作業(yè)及工裝保證加以介紹。

3.3.1 前后主橫梁焊接

為保證該處諸多焊縫質(zhì)量，特制作焊縫劃線靠模，對關(guān)鍵連接需焊接處先用靠模、石筆劃線，確定焊縫位置、長度（兩端起焊，焊縫長100mm，焊縫間距100 mm，焊縫高3mm），再調(diào)整焊接參數(shù)（焊接電流140～160 A，22～24 V）。通過該手段保證前后主橫梁焊縫質(zhì)量及連接可靠性，也避免拉卷尺劃線出現(xiàn)錯誤的隱患。圖5為焊縫劃線靠模及使用靠模后焊縫。

圖5 焊縫劃線靠模

圖6 縱梁夾緊裝置

3.3.2 縱梁壓緊定位

縱梁總成作為下平臺主要受力零部件，其作用是重中之重，因此其組對及位置確定也異常重要。為保證兩根縱梁受力均衡，及下平臺焊接過程中不發(fā)生扭曲、翹起、及歪斜狀況，在縱梁吊至焊接平臺確定相對位置后，需對縱梁進(jìn)行夾緊。

為保證夾緊，特設(shè)計制作縱梁間距裝置，如圖6所示。對單側(cè)縱梁設(shè)置四處夾緊，間距2500mm，縱梁夾緊裝置通過豎向壓緊保證縱梁垂直度，及不發(fā)生翹起；橫向夾緊保證縱梁定位尺寸及不發(fā)生扭曲。通過縱梁夾緊裝置可良好控制縱梁定位尺寸，及下平臺總成焊接過程變形，最終保證下平臺對角線誤差≤10 mm。

3.3.3 懸架焊接

懸架作為整車與輪胎之間的連接處，是整車關(guān)鍵零部件，其定位尺寸、相互之間尺寸及與牽引銷之間的尺寸誤差均是重點尺寸需進(jìn)行控制。前期懸架定位僅通過卷尺拉尺寸，石筆劃線確定，經(jīng)對前期制作車輛進(jìn)行測量，懸架定位尺寸誤差均超出工藝要求。

為保證懸架焊接尺寸，特制作懸架焊接工裝，如圖7所示。將懸架焊接工裝吊至下平臺懸架對應(yīng)焊接處，現(xiàn)用工裝前后橫梁上左右擋塊及中間橫梁上前后擋塊進(jìn)行粗定位，再利用中間橫梁上兩個定位基準(zhǔn)點量取到牽引銷中心點的距離，進(jìn)行終定位。工裝定位完成后，用工裝上鎖緊螺栓將工裝與下平臺之間鎖緊，保證其相對位置不發(fā)生偏移。再將三組懸架（前懸架、中間懸架及后懸架）分別放置在對應(yīng)位置，利用各自橫梁及工裝上限位塊定位，將各組懸架點固。

經(jīng)測量，使用懸架工裝后，各組懸架支架對角線誤差≤2mm，中間懸架與牽引銷中心間距誤差≤5mm，符合圖紙及工藝要求。

下平臺焊接工位使用的工裝均為保證焊接質(zhì)量，下平臺焊接工位共8名員工，增加工時10min，因該工序為節(jié)拍最長工位，導(dǎo)致生產(chǎn)線平衡率下降3.5%。后續(xù)對生產(chǎn)線的持續(xù)優(yōu)化中，該工位將作為重點進(jìn)行分析。

4 桁架焊接工位

桁架焊接工位所涉及的零部件外形尺寸較大（單件最長達(dá)4 500 mm），質(zhì)量較大（單件最重達(dá)90 kg），操作不便。在前期作業(yè)中，需進(jìn)行多次吊裝，高空吊裝及組焊，難度大、效率低。

針對該問題，經(jīng)過分析，可對桁架總成先進(jìn)行組件在地面拼焊完成后，如圖8所示，再分片整體吊裝，并制作分片拼焊工裝。該工序通過工藝路線的優(yōu)化，減少該工位工時1 2 0 min，且減少80%的高空組焊作業(yè)，極大地提升了效率，降低了安全隱患。

鑒于該工位工時的減少，將下平臺焊接工位的所有小件制作（縱梁加強(qiáng)盒、提升踏板支撐座、旋轉(zhuǎn)鉸鏈等）調(diào)至桁架拼焊工位。經(jīng)計算后，生產(chǎn)線平衡率提升2.3%。

圖7 懸架焊接工裝

圖8 桁架拼焊組件

5 結(jié)語

運(yùn)用“5W1H”提問技術(shù)及ECRS四大原則，對某公司的掛車生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化，在工藝路線調(diào)整及工裝配置兩方面提出新的方案。新方案內(nèi)容主要包括：a. 對上平臺焊接工位進(jìn)行工序調(diào)整，桁架拼焊工位進(jìn)行分片上裝；b. 對縱梁點固、下平臺焊接難度較大工位配備新的工裝及裝置，保證焊接質(zhì)量。本文提出的掛車生產(chǎn)線優(yōu)化的思路及方法，對生產(chǎn)過程進(jìn)行分析優(yōu)化，提升生產(chǎn)線平衡率至84.3%，并將該公司掛車產(chǎn)能由1臺/天提升至2.5臺/天，同時實現(xiàn)了提高各工序產(chǎn)品質(zhì)量的目的。