某款新型白車(chē)身開(kāi)發(fā)過(guò)程中工藝方案柔性化開(kāi)發(fā)研究

肖騰 胡江

摘 要：文章主要描述了某款商用車(chē)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中 通過(guò)對(duì)產(chǎn)品 工藝 標(biāo)準(zhǔn)件 設(shè)備 工裝 輸送系統(tǒng)等通用化方案的優(yōu)化 減少后期生產(chǎn)需要投入的設(shè)備、工裝、輸送系統(tǒng)等的數(shù)量 降低生產(chǎn)成本的投入。

關(guān)鍵詞：柔性化;RPS（reference point system）;輸送系統(tǒng);工裝

中圖分類(lèi)號(hào)：U466? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）18-170-03

Abstract： The article mainly describes a commercial vehicle in the development process， through the optimization of products， processes， standard parts， equipment， tooling， conveying system and other general solutions to reduce the amount of equipment， tooling， conveying system， etc. that need to be invested in later production.And then reduce the investment in production costs.

Keywords： Flexibility;RPS （ reference point system）; Conveyor systems;Fixture

CLC NO.： U466? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）18-170-03

前言

如今商用車(chē)的更新?lián)Q代越來(lái)越快 車(chē)型種類(lèi)繁多但結(jié)構(gòu)存在著差異 若對(duì)設(shè)備、夾具及輸送系統(tǒng)的通用性缺乏合理有效的評(píng)估 在后期生產(chǎn)過(guò)程中將出現(xiàn)產(chǎn)品和設(shè)備之間的干涉現(xiàn)象 導(dǎo)致夾具、設(shè)備的更改或報(bào)廢 使生產(chǎn)成本增加。如何在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中 確定合理的產(chǎn)品 夾具 設(shè)備和輸送系統(tǒng)的通用性方案 是開(kāi)發(fā)過(guò)程中焊接工藝需要面臨的挑戰(zhàn)。下面詳細(xì)論述新車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中 如何開(kāi)展產(chǎn)品 設(shè)備 工裝和輸送系統(tǒng)的柔性化方案。

1 新車(chē)型規(guī)劃

根據(jù)新車(chē)型的規(guī)劃 需實(shí)現(xiàn)10款不同長(zhǎng)度和高度白車(chē)身的裝焊工藝開(kāi)發(fā) 確定10款白車(chē)身共線(xiàn)生產(chǎn)的裝焊線(xiàn)和輸送系統(tǒng)柔性化方案。

2 焊接工藝

根據(jù)新產(chǎn)品的結(jié)構(gòu) 結(jié)合廠房、生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)加工能力 成本控制和質(zhì)量控制等方面因素對(duì)白車(chē)身進(jìn)行焊接工藝流程分解（如圖1） 新款車(chē)型的白車(chē)身分為13個(gè)大分總成 具體如下：地板總成 前圍總成 后圍總成 左/右側(cè)圍內(nèi)板總成 左/右側(cè)圍外板總成 上橫梁總成 頂蓋總成 左/右車(chē)門(mén)總成 左/右工具箱蓋總成。分總成工位間的輸送方式采用摩擦線(xiàn) 主線(xiàn)的輸送方式采用高精度滾床和臺(tái)車(chē)。

3 柔性化的要求

白車(chē)身焊接是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程 其相關(guān)設(shè)備、工裝、工藝的獨(dú)特性直接影響產(chǎn)品的可制造性和成本投入 因此需確認(rèn)產(chǎn)品之間的柔性化 設(shè)備和工裝的柔性化 輸送系統(tǒng)的柔性化。

3.1 產(chǎn)品柔性化要求

為了滿(mǎn)足10款白車(chē)身的共線(xiàn)生產(chǎn) 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中 需要明確各款車(chē)型零件之間的通用原則和定位原則。

（1）地板區(qū)域的柔性化要求

開(kāi)發(fā)過(guò)程中 地板總成零部件的通用化方案主要受白車(chē)身長(zhǎng)度和寬度的影響。

①地板的寬度方向保持不變 長(zhǎng)度方向變化時(shí) 以最短車(chē)型為基礎(chǔ) 其余車(chē)型通過(guò)專(zhuān)用零件進(jìn)行焊接。在設(shè)計(jì)地板的RPS時(shí) 考慮還是以最短車(chē)為基礎(chǔ)設(shè)置定位RPS點(diǎn) 其余車(chē)型的定位在最短車(chē)型的上進(jìn)行平移 但要求定位的Y向和Z向與基礎(chǔ)車(chē)型保持不變 僅X向進(jìn)行整數(shù)平移;

②白車(chē)身的寬度方向變化 長(zhǎng)度方向不變化。在設(shè)置RPS時(shí) 保持縱梁和邊梁的定位不變 連接板的定位孔在X向和Z向保持不變 僅Y向進(jìn)行整數(shù)變化;

③白車(chē)身的寬度方向和長(zhǎng)度方向同時(shí)發(fā)生變化時(shí) 參考前面的①和②的要求進(jìn)行變化。

（2）前圍、后圍和上橫梁區(qū)域的柔性化要求

在新車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中 前圍和后圍總成零部件的通用化方案主要受白車(chē)身寬度的影響。因此在設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案時(shí) 定位孔選擇在重合區(qū)域 保持定位不變 、兩側(cè)搭接面在寬窄變化后要求重合 保證定位的統(tǒng)一性和完整性 后期有利于夾具的通用化設(shè)計(jì)。

（3）側(cè)圍內(nèi)外區(qū)域的柔性化要求

在新車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中 側(cè)圍總成零部件的通用化方案主要受白車(chē)身長(zhǎng)度的影響。在設(shè)計(jì)側(cè)圍的RPS時(shí) 考慮還是以最短車(chē)的側(cè)圍為基礎(chǔ)設(shè)置定位點(diǎn) 其余車(chē)型的定位在最短車(chē)型的上進(jìn)行平移 但要求定位的Y向和Z向與基礎(chǔ)車(chē)型保持不變 僅X向進(jìn)行整體平。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)件柔性化要求

為了減少標(biāo)準(zhǔn)件型號(hào) 焊接設(shè)備的投資 降低生產(chǎn)準(zhǔn)備的難度。在新車(chē)型開(kāi)發(fā)前 對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格進(jìn)行收集和統(tǒng)計(jì)形成標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)（如圖2） 并且輸入給產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段 如果沒(méi)有特殊的功能要求 標(biāo)準(zhǔn)件必須在標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中選擇 保證標(biāo)準(zhǔn)件的通用性。要求每個(gè)零件上的標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格不能超過(guò)一種 如果因?yàn)樘厥獾墓δ芤?那么標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格最多不能超過(guò)兩種 否則工序間的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)多 會(huì)增加零件轉(zhuǎn)運(yùn)變形的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 焊鉗柔性化要求

現(xiàn)有車(chē)間使用的焊鉗主要為X型焊鉗和C型焊鉗兩大類(lèi) 按照用途分為手工焊鉗和機(jī)器人焊鉗 對(duì)現(xiàn)有的焊鉗進(jìn)行整理 形成人工焊鉗庫(kù)和機(jī)器人焊鉗庫(kù)（如圖3）。對(duì)新車(chē)型進(jìn)行SE同步分析 以基礎(chǔ)車(chē)型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 焊接順序和焊點(diǎn)位置為要求確定生產(chǎn)線(xiàn)的焊接工位 按照工位進(jìn)行初步分析后在焊鉗庫(kù)中選擇出相應(yīng)的焊鉗 采用CATIA軟件中的裝配模塊進(jìn)行焊鉗的靜態(tài)虛擬仿真驗(yàn)證 確定焊鉗和產(chǎn)品之間的可達(dá)性、干涉性和操作性。用選擇的焊鉗與其余車(chē)型相對(duì)應(yīng)的焊接工位進(jìn)行焊鉗的靜態(tài)虛擬驗(yàn)證 確認(rèn)焊鉗是否滿(mǎn)足10款車(chē)型同工位的焊接要求 如果焊鉗滿(mǎn)足可確定焊鉗的喉深和喉寬 為后續(xù)工裝制作和設(shè)備選型提供支持;如果不滿(mǎn)足 結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的區(qū)別 可對(duì)焊鉗的局部結(jié)構(gòu)或產(chǎn)品的局部結(jié)構(gòu)提出優(yōu)化方案 保證焊鉗滿(mǎn)足多款車(chē)型的焊接為準(zhǔn)。盡量在焊鉗庫(kù)中選擇合適的手工或機(jī)器人焊鉗 滿(mǎn)足多款新產(chǎn)品的通用性和柔性化焊接 避免因特殊結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致焊鉗無(wú)法通用 從而增加焊鉗的成本。

3.4 工裝柔性化要求

工裝是保證產(chǎn)品質(zhì)量的主要手段 是實(shí)現(xiàn)多款車(chē)型的柔性化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。在新車(chē)型開(kāi)發(fā)時(shí) 以基礎(chǔ)車(chē)型為基礎(chǔ) 分析單件、分總成和總成之間的相互關(guān)系 確保零件 分總成和總成的定位基準(zhǔn)保持一致 使定位基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)繼承性 完成基礎(chǔ)車(chē)型的RPS（reference point system 基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)）設(shè)計(jì)。

（1）X/Y/Z向三個(gè)自由度只有其中一個(gè)變化時(shí) 要求變化數(shù)量為整數(shù) 方便后續(xù)工裝制作時(shí) 通過(guò)氣缸的切換實(shí)現(xiàn)通用;

（2）X/Y/Z向三個(gè)自由度出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的變化時(shí) 需要將兩個(gè)分總成通過(guò)擬合選擇出不影響其他的車(chē)型定位的區(qū)域設(shè)置RPS。

在工裝設(shè)計(jì)時(shí) 工裝供應(yīng)商需要將多款車(chē)型對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)擬合到一起 確認(rèn)RPS通用性 然后根據(jù)不同車(chē)型之間的變化完成工裝的MCP（master control point關(guān)鍵控制點(diǎn)）的編制 MCP的位置選擇需要滿(mǎn)足多款車(chē)型共線(xiàn)的定位夾緊 最終版的RPS和MCP確定完后 開(kāi)始工裝的詳細(xì)設(shè)計(jì)和加工。

3.5 輸送系統(tǒng)柔性化要求

新車(chē)型規(guī)劃為10款白車(chē)身 地板分為兩種平地板和高低

地板 存在四種縱梁形式 而白車(chē)身的定位點(diǎn)都選擇縱梁上 因此在主線(xiàn)的輸送方式采用高精度滾床+臺(tái)車(chē) 工位間的重復(fù)精度達(dá)到±0.1mm（如圖6）。白車(chē)身的縱梁前部定位保持一致采用固定式定位銷(xiāo) 縱梁后部的定位采用可拆卸的方式 即根據(jù)四種不同的縱梁結(jié)構(gòu) 制作四種不同的后部支撐（如圖7）。在生產(chǎn)時(shí) 根據(jù)不同的生產(chǎn)車(chē)型 機(jī)器人選擇不同的后部支撐 進(jìn)行切換 滿(mǎn)足10款白車(chē)身的共線(xiàn)生產(chǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

通用性分析是焊裝同步工程的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在新車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中 首先確保產(chǎn)品結(jié)構(gòu)通用化 其次合理定義RPS的通用性變化 最后確定工裝 設(shè)備和輸送系統(tǒng)的通用性方案? 保障生產(chǎn)線(xiàn)采用最少的工裝 設(shè)備 實(shí)現(xiàn)多款車(chē)型的大批量 多品種的柔性化生產(chǎn)。