小议五菱荣光柔性车身生产线的开发.pdf

2011年第1期冲压STAMPING1前言上汽通用五菱汽车股份有限公司引领大微客时代的主导产品五菱荣光客车（公司内简称N300）自2007年投放市场以来，以其美观大方的外观造型、宽敞实用的内部空间以及优良的性能迅速赢得了广大用户的青睐，产销量大幅度攀升。为满足日益增长的市场需求和适应市场变化，同时为满足广大用户的不同需求，进一步拓展市场占有率，公司陆续在N300平台的基础上开发出N300L（N300加长车）、N300P（N300单排货车）、N300PS（N300双排货车）三种车型。原N300车身焊装线三班满负荷生产仍然不能达到期望产量。为了填补巨大的市场需求缺口，公司新建一条N300生产线，建成后不仅能满足N300产能的需求，而且可以兼容新车型N300LN300PN300PS的生产。由于N300四种车型的用途不同，在结构上有很大差异，这就对整条生产线柔性化设计提出了很大的挑战。要求在产品设计阶段前期就要开始输入工艺、工装的兼容性、合理性、可操作性等一系列制造需求（MR），约束产品设计时遵循一定的结构沿用性及可转换成容易实现柔性共线的定位基准策略，通过一定的工艺及工装设备来实现整个白车身的焊接。在N300系列车型柔性车身焊接线的设计建造过程中，需要完成所有的工艺布局、焊接设备选型、车身焊接夹具的设计、生产线的安装调试等一系列工作。经过对N300几种车型的焊装工艺及每个工位工装（包括自动输送线）的详细了解和深入分析，制定出N300柔性生产线的BOP（图1）及整条生产线的平面布置图（图2）。2车架共线生产的技术设计难点四种车型要在同一条生产线上制造，首先一定要保证下车架在每个工位都要保证能够定位，其他零件总成可以柔性的分布于相同或不相同的平台。所以，柔性生产线最大的难度在于不同种车型的下车架怎样能实现在每个工位都能够定位，这是至关重要的。由于N300四种车型用途功能不同，下车架的横截面积就不一样，为了保证能柔性定位，对产品设计的制造有如下要求（图3、图4）。文章编号：16720121(2011)01008103小议五菱荣光柔性车身生产线的开发叶小川1，艾义军2，郑宏良1，周杰3（1.上汽通用五菱汽车有限公司，广西柳州547007；2.重庆杰信模具有限公司，重庆400044；3.重庆大学材料科学与工程学院，重庆400044）摘要：介绍了五菱荣光四种车型柔性车身焊装生产线的开发过程，阐述设计过程中技术疑难问题攻关的方式方法。经生产实践表明，这种同平台多种车型柔性焊装生产线完全可行，显现了五菱“实现低成本，短周期，柔性化、高效率”的制造特色。对公司实现产销双过百万辆的目标作出了突出贡献。关键词：机械制造自动化；车身焊装生产线；汽车；设计中图分类号：TG385.9文献标识码：B收稿日期：20101025作者简介：叶小川（1960），男，工程师，从事大型汽车车身焊装设计与开发图1N300四种车型柔性生产线的BOP812011年第1期冲压STAMPING（1）N300L与N300的横截面外侧及外侧翻边要一样，N300P、N300PS与N300的横截面外侧要一样及外侧翻边相差距离要是整数，以便实现定位块柔性定位（图3）。（2）N300L、N300P、N300PS下车架的主定位工艺孔要与N300的一致，在有高度差时差值要是整数，便于实现主定位销的柔性定位（图4）。3四种车型车架后部定位的工装设计（图5）（1）四种车型在x方向（汽车坐标）上的切换是由人工推拉切换、气动锁死机构实现的，每种车型按照班次生产，所以按班次切换即可，这样既简单方便，又节省成本。（2）N300与N300P、N300PS车型的主定位切换是通过四连杆机构实现的。四连杆机构下降状态应用于N300、N300L车型；四连杆机构上升状态应用于N300P、N300PS车型。通过气动控制实现上升、下降动作。（3）图示定位块是N300状态，如生产N300P、N300PS车型，需要将下面一个长长的定位块旋转过来安装（人工切换）。具体动作是：将滑板上整套机构沿着直线导轨移动到后面限位块处，再锁紧的状态是N300L车型生产状态；将四连杆机构升起、长长的定位块旋转过来安装的状态就是生产N300P、N300PS车型状态。其余后面夹紧产品零件、焊接、打开等动作和顺序都是一样的。4四车型待焊板布置在一个工位内焊接的工装设计（图6）（1）由于在柔性线上下车体线工位数量有限（9个），在工装设计的同时要考虑到四种车型柔性生产的焊接性。我们将下车体7#、8#一起考虑来解决N300、N300L车型的门槛内板、后地板前后后板的焊接问题，结合N300、N300L这12个零件的具体特点，将N300、N300L的门槛内板、N300的后地板前后护板放在下车体7#定位焊接，将N300L的后地板前后护板放在下车体8#定位焊接。（2）考虑到N300P、N300PS的后板焊和总成、B柱下内板、C柱下内板的相似性，将这两种车型的这些零件放在下车体8#定位焊接；由于N300PS在N300L的C柱以后没有侧围，我们就安排N300L的后地板前后护板放在下车体8#定位焊接。图6下车体8#N300L、N300P、N300PS定位工装（以右侧工装为例）N300PS的C柱下内板、后板定位N300L的后地板前后护板定位N300P的B柱下内板、后板定位图5N300、N300L、N300P、N300PS车架后部定位机构车架后部定位机构滑板限位块拼台底板N300P、N300PS状态定位块N300、N300L状态定位块四连杆机锁紧机图3N300、N300L、N300P、N300PS下车架横截面方向图2LAYOUT简图10#UNDERBODY9#UNDERBODY8#UNDERBODY7#UNDERBODY6#UNDERBODY5#UNDERBODY4#UNDERBODY3#UNDERBODY2#UNDERBODY1#UNDERBODY10#MAINLINE9#MAINLINE8#MAINLINE7#MAINLINE6#MAINLINE5#MAINLINE4#MAINLINE3#MAINLINE2#MAINLINE1#MAINLINEN300/N300L/N300P/N300PS柔性生产线下车体N300/N300L/N300P/N300PS柔性生产线总拼图4N300、N300L、N300P、N300PS下车架各自截面N300N300LN300P、N300PS822011年第1期冲压STAMPING5四种车型座椅框焊接总成的上线设计由于座椅框焊和总成太大，人工抬上线的人机工程不好，而且在实际生产线上工位两边都是悬挂的焊机、焊钳，工位两边没有太大空间用来给座椅框上线。经过详细了解下车体线的工艺布局和座椅框本身的结构特点，作如下设计。（1）将悬挂焊机、焊钳的横滑轨做成在纵滑轨上是可移动式的，这样可以保证焊机、焊钳与其横滑轨一起纵向运动。（2）设计一套吊具（图7）来起吊座椅框，吊具悬挂在一根横滑轨上，可以沿横滑轨横向运动到拼台中央进行上线，并且，横滑轨可沿纵滑轨纵向运动（图8）。（3）具体工作顺序：在拼台上夹具打开的状态下，将两边悬挂焊机焊钳的横滑轨推开一个空间，用吊具将座椅框吊到拼台上就位，吊具退出，同时横滑轨复位准备焊接，然后将拼台夹具夹紧，焊接完，夹具打开。随后进行下一个循环。6结束语6.1成果（1）建造成本低，整条柔性生产线建造总花费不到1000万元人民币。（2）建造时间短，整个工程改造时间没有超过6个月，包括从立项开始、方案确定、工装及工艺设计、加工制造、现场安装调试、试生产等等。（3）效率高，五菱荣光基本型柔性生产线，切换简便，可以实现四种年度车型随时切换，利于公司根据市场每种车型的实际产销情况随时调整车间生产计划，满足市场变化需求。（4）经济效益，为公司2009年年产销超100万元人民币做出了突出的贡献，现已收回投资成本。6.2推广价值（1）通过对四种车型的结构进行详细分析比较研究，考虑到各车型的装焊工序的布置，对不同车型需要的工装夹具、焊接设备进行尽可能的柔性设计，实现了四种车型柔性生产，为企业提供了一种新的柔性生产线的建造模式。（2）随着汽车行业间竞争日趋激烈，生产资料价格上涨，汽车的净利润越来越少；而且汽车销售市场的划分逐渐细化，汽车厂家需要开发不同的车型来满足市场的不同需求。从而对有限的生产线来说，需要尽可能的柔性化生产，以便生产出尽可能多的车型。【参考文献】1徐灏.机械设计手册（1-2版）.北京：机械工业出版社，2006-06.2雷延权，傅家骐.热处理工艺方法300种M.北京：中国农业机械出版社，1982.图8横滑轨布置图ResearchontheImprovementofFlexibleAssemblyLineforWulingVanBody（1.SAIC-GM-WulingAutomobileCo.，Ltd.，Liuzhou547007，GuangxiChina；2.ChongqingjiexinmouldCo.，Ltd.，Chongqing400044，China；3.CollegeofMechanicalEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044，China）Abstract：Thedevelopmentprocessofflexiblewelding-installationproductionlinesforfourkindsofautomobilebodyhasbeenmainlyintroducedinthetext,withemphasisonthemethodtokeytechnicalproblemsinthedesignprocess.Theresultsofactualoperationshowthattheflexibleweldinglineonsameplatformandmulti-kindsofautomobilesiscompletelyfeasible,whichembodiesthemanufacturingcharacterist