發(fā)動機總成裝配線技術(shù)方案的探討

1、發(fā)動機總成裝配線技術(shù)方案的探討為了適應(yīng)汽車市場日益加劇的競爭形勢,汽車生產(chǎn)廠家越來越重視產(chǎn)品的性價比。廠家根據(jù)對市場的分析理解，選擇或開發(fā)一種車型，恰如其分地定位各個總成的性能和各項主要質(zhì)量標(biāo)準，以保證產(chǎn)品的性能指標(biāo)；在達到上述目標(biāo)的同時，也要努力將投資和產(chǎn)品成本降到最低。以上兩個目標(biāo)，是生產(chǎn)廠家追求的主要目標(biāo)，也是決定一種車型投放市場成敗的關(guān)鍵所在。 新建裝配線的技術(shù)方案定位的方向是至關(guān)重要的。要避免兩個誤區(qū)：一是有的技術(shù)方案過分注重所謂形象，采用了一些不是很必要的，華而不實甚至是不太成熟的新技術(shù)或高配置，多花很多甚至幾倍的資金，但取不到應(yīng)有的效果，投資回報率低，最終客觀的評價是很不理想的。

2、二是有的技術(shù)方案一味只追求節(jié)省投資，裝配線削減了許多必要的設(shè)備和功能，從而不具備裝配出高品質(zhì)產(chǎn)品的最基本條件，結(jié)果花了錢也達不到應(yīng)有的效果，反而造成了浪費。 對同一條裝配線技術(shù)方案的要求，不同人群從不同角度往往得出差異很大的結(jié)論，所以我們主張在確定技術(shù)方案時要多看，多思考，多討論，實事求是地對具體情況作具體分析，將技術(shù)方案的方向定得更科學(xué)。 一條典型的裝配線應(yīng)具備以下七方面基本功能： 質(zhì)量保證功能、滿足通過多品種產(chǎn)品的柔性功能、對設(shè)備的監(jiān)控功能、信息管理功能、安全與人機工程合理化功能、物流與零件供應(yīng)功能、完成總成裝配后的整機測試功能。 產(chǎn)品質(zhì)量保證功能 此項功能是裝配線的核心，是一條裝配線最基

3、本功能，也是耗資最大部分。這項功能技術(shù)定位，要考慮如下因素： 首先，依據(jù)是某汽車產(chǎn)品的檔次和產(chǎn)量。 不同的產(chǎn)品，對裝配線有不同的要求，如高檔豪華轎車的總成，由于這類車型的總成追求的目標(biāo)是性能優(yōu)越，故對裝配質(zhì)量要求高度穩(wěn)定可靠，而且這類車售價都很高，高的設(shè)備費用在成本中也比較容易分攤。所以在技術(shù)方案中質(zhì)量保證措施應(yīng)該是很完善的。但對于普通和較低檔次的車型，由于整車售價就很低，分攤到總成裝配上的費用很少，因而在質(zhì)量保證的技術(shù)措施方面，應(yīng)該只要求必要的質(zhì)量保證措施到位同時輔以一定的經(jīng)過嚴格培訓(xùn)的工人進行操作和監(jiān)控，來保證裝配質(zhì)量。 其次，是確定質(zhì)量保證措施的風(fēng)格和原則。 這是造成設(shè)備投資差異的重要因

4、素。歐美類型設(shè)備質(zhì)量保證基本是依賴設(shè)備，以求排除人為因素差異對質(zhì)量的干擾。這一原則從技術(shù)角度去看是完備的，但隨之而來的設(shè)備高投資，帶來汽車產(chǎn)品的高成本。 日本類型設(shè)備質(zhì)量保證措施基本上是采用必要的技術(shù)措施加高素質(zhì)人員的操作和監(jiān)控，如豐田公司的操作人員上崗前必須經(jīng)過嚴格培訓(xùn)，考核合格后才允許上崗，這一原則起碼已給經(jīng)濟型轎車生產(chǎn)帶來了眾人皆知的成功。 人的因素第一是中國一向倡導(dǎo)的最基本管理原則，但我國的汽車工業(yè)實際上對人員培訓(xùn)往往重視不夠。有時雖然花了大量資金購置了先進設(shè)備，但由于人員培訓(xùn)沒有跟上并沒有有效的發(fā)揮其作用。所以在制定技術(shù)方案時，應(yīng)該實事求是地看待歐美與日本的經(jīng)驗和技術(shù)，認真吸收別人優(yōu)

5、點和經(jīng)驗，走自己的路。 第三，確定裝配線的配置水平。 一個大型汽車集團，它的產(chǎn)品必然包括從低檔次到高檔次的各種產(chǎn)品，同時還會包括轎車、大客車和商用車等各種車型，各產(chǎn)品產(chǎn)量和生命周期也會千差萬別，顯然對不同的產(chǎn)品用同一種裝配線的模式和配置都用統(tǒng)一的水平去要求是不合理的，應(yīng)該有所區(qū)別。 選配與測量 為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，相匹配部位有時采用中間調(diào)整環(huán)節(jié)，來確保配合性質(zhì)。調(diào)整環(huán)節(jié)的選取需根據(jù)相匹配部位的實際尺寸選配，如缸孔和活塞、曲軸主軸瓦與連桿瓦、氣門高度與凸輪軸基圓以及變速器中各類墊片等。 曲軸主軸瓦與連桿瓦測量與選配：一般均采取上瓦依據(jù)缸體主軸承孔的實際加工尺寸，下瓦按曲軸主軸頸尺寸 ，2組數(shù)據(jù)通過

6、計算機運算后把應(yīng)選軸瓦號碼通過裝配線設(shè)定的方式送到裝瓦工位，同時送到帶有指令信號的軸瓦智能料架，指示操作者應(yīng)取的各軸瓦(軸瓦生產(chǎn)廠家已按主軸孔和曲軸頸的加工公差帶分成若干組)。由于零部件的制造往往是通過協(xié)作網(wǎng)和不同廠家提供, 不可忽視的是孔和軸頸加工數(shù)據(jù)真實與準確和傳送代碼的有效。如果不真實，將失去選裝效果。相對發(fā)動機檔次較高的生產(chǎn)廠家，為了提高準確性，在裝配線上設(shè)置了對主軸孔和曲軸頸復(fù)檢(如一汽的馬自達6發(fā)動機裝配線)連桿瓦通常上瓦依據(jù)曲軸連桿頸，下瓦依據(jù)連桿大頭孔尺寸選配，具體方法和可能出現(xiàn)的問題與解決辦法同主軸瓦的選配。 活塞連桿的選裝：活塞基本上按缸孔尺寸分組，連桿按重量分組。活塞連桿

7、合件基本上都在主裝線外的分裝線上完成?；钊B桿合件要依據(jù)缸體的數(shù)據(jù)組合，需在主線上適當(dāng)?shù)墓の粚⒏左w上帶碼的缸孔數(shù)據(jù)(或分組標(biāo)記)及時送到活塞連桿分裝線,活塞連桿分裝線據(jù)此提供活塞連桿合件和連桿大頭孔數(shù)據(jù)給連桿瓦選瓦工位。需設(shè)置主裝線與活塞連桿線數(shù)據(jù)通訊和活塞連桿分裝線一組活塞連桿下線(通常用托盤裝載一組活塞連桿合件)的積放與主裝線取料環(huán)節(jié)和主裝線對這組活塞連桿的識別確認對連桿數(shù)據(jù)取值裝置。 選裝氣門墊片時的氣門高度測量與凸輪軸基圓測量：以上兩項測量均應(yīng)采用相對測量，即測量一組缸孔上的4個氣門高度應(yīng)以這個缸孔位置的凸輪軸主軸孔中心為基準。這樣可以排除機械加工時的誤差引起測量時的假象，如凸輪軸加工

8、總有些彎曲，但裝入缸蓋后，彎曲度可以得到校正。 一般上述兩項測量機多采用一次測量，即每個缸孔采用6個測量頭(即4個測進排氣門，2個定本缸孔的凸輪軸孔或凸輪軸頸的中心線)。4缸機即需24個測量頭和相應(yīng)的轉(zhuǎn)接箱或測量柱。它的優(yōu)點是測量時間短，缺點是造價高。如果采用正體校正件一次校正，即每個缸每組測量頭單獨用自己校正部位校正，4個校正部位之間存在差異，都會影響測量精度。我們建議在生產(chǎn)節(jié)拍大于60秒時，采用逐缸測量，即用一組6個測量頭。在伺服滑臺驅(qū)動下，逐缸測量。相對測量精度高，設(shè)備小巧造價也低。一汽馬自達6發(fā)動機裝配線即用此種測量，經(jīng)過兩年滿負荷生產(chǎn)，精度性能均比較穩(wěn)定，節(jié)拍達到54秒。 平衡器齒側(cè)

9、間隙測量：帶有平衡器的發(fā)動機一般都屬檔次較高的發(fā)動機，對綜合性能與振動等要求較高，曲軸上的齒圈與平衡器上的齒輪嚙合間隙不能超出設(shè)定范圍。一般通過平衡器與缸體連接的墊片厚度來調(diào)整。測量方法分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量兩種。 靜態(tài)測量比較簡單，測量數(shù)據(jù)的重復(fù)性也比較穩(wěn)定，但不是發(fā)動機工作時的真實情況。 動態(tài)測量是曲軸齒圈帶動平衡器齒輪運行回轉(zhuǎn)中測量，并在軸向和側(cè)向加設(shè)定載荷。由于嚙合的是斜齒輪，曲軸帶動活塞連桿回轉(zhuǎn)在不同的相位角，曲軸扭矩是變化的，造成載荷變化重復(fù)精度易飄移。據(jù)我們了解，目前有法國雪鐵龍、日本馬自達和斯凱公司做過此種設(shè)備，三家的設(shè)計方案和結(jié)構(gòu)不謀而合非常相似。測量的基本原理是采用2臺伺服

10、電機分別帶動曲軸和平衡器軸，通過2臺精度非常高的編碼器和加載裝置組成。都能測出數(shù)值并可以用于生產(chǎn)，但都沒有一套科學(xué)的鑒定該設(shè)備的方法。 手動變速器裝配線中的測量：手動變速器裝配線中的測量基本上是高度測量，主要用于錐齒輪選墊片。只是差速器中半軸錐齒輪的墊片需在回轉(zhuǎn)中測量，半軸錐齒輪的端面跳動量一般都較大，加上軸承軸向跳動誤差累積起來誤差較大。不能只做靜態(tài)測量。 自動變速器與無級變速器裝配線中的測量：這類裝配線測量部位較多，但大多屬高度測量。只是CVT變速器錐盤移動鍵多采用3排3組6個鋼球，承載大，移動要靈活而且采用預(yù)加載荷，多采用預(yù)裝后整體側(cè)量球道尺寸，根據(jù)實測尺寸選擇鋼球，鋼球分成若干組(有的

11、分成18組)從中選取。產(chǎn)量大時，同時要求自動測量。 裝配線中的在線檢測 檢測是在裝配作業(yè)中的某些主要部位和選裝作業(yè)的質(zhì)量復(fù)檢。 螺栓擰緊中的扭矩與角度的控制和檢測：為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，在裝配線中主要部位都采用多軸電動擰緊機或帶有控制和檢測功能單頭的電動擰緊頭。它們占有配套件中大部分資金，目的是保證±3%±5%的扭矩和轉(zhuǎn)角的要求。為達到此目標(biāo)，首先擰緊機結(jié)構(gòu)設(shè)計要正確。多軸擰緊機在擰緊過程中必須保證每個擰緊軸只承受純扭矩。所以無論是基座式還是懸吊式，固定擰緊軸的機架必須和工件相互定位，并形成剛性聯(lián)接，以保證每個擰緊軸和接桿與套筒不受任何附加的徑向力只受純扭矩。 但有的裝配線采用

12、的擰緊機，機架與工件相互獨立沒有連接。在擰緊過程中，各軸的反扭矩靠各軸相互平衡，并都承受在接桿上。接桿和擰緊軸是有一定的間隙，因而形成各接桿歪斜和蹩勁。接桿歪斜后的轉(zhuǎn)速是變化的，所傳遞的扭矩必然也是變化的。接桿的蹩勁必然影響輸出的扭矩，同時也降低了擰緊軸使用壽命。雖然花費了大量資金，但達不到預(yù)想效果。 現(xiàn)在的電動擰緊軸都有自動檢測和自動修復(fù)功能，自檢不合格時，自動擰松重新再擰。按設(shè)定的修復(fù)次數(shù)再不合格時，自行報警，需下線或到下工位修復(fù)。除多軸扭緊機和單頭電動氣動定值等高價格的扭緊機外,還有大量螺栓扭緊。一汽馬自達6發(fā)動機線采用了大量的低價的氣動扳手把螺栓扭到位,再用可發(fā)出電信號的手持棘輪扳手(

13、即QL扳手)扭到設(shè)定值。費用低而且保證了質(zhì)量。 曲軸扭矩和軸向間隙檢測：該項目可以檢測出主軸瓦、止推片選擇是否正確和緊固螺栓拉緊力是否合格。 在主軸承蓋螺栓擰緊機工位可以設(shè)置扭矩與軸向間隙測量裝置,完成主軸承蓋螺栓扭緊后即進行測量，如果節(jié)拍不夠，可以分成2臺設(shè)備，有的廠家要求加上用泄漏法測試軸瓦是否有漏裝。產(chǎn)量低時，此2項測試也可用手工進行。 活塞連桿裝入后的曲軸扭矩測量多采用連桿螺栓扭緊機上加有扭矩測量裝置，扭連桿螺栓時需校正曲軸相位角，這套裝置既用于相位角校正又可兼測扭矩。 壓裝工序的壓力和位移檢測：在壓裝工序中，合格的機械加工零件相互匹配不當(dāng)，也會保證不了壓裝質(zhì)量，壓裝是否合格可以用壓力

14、和位移的參數(shù)檢測出來。檢測不合格的產(chǎn)品更換一個零件后也可能合格，這個檢測的參數(shù)同時也給機械加工質(zhì)量控制提供公差帶飄移信息。 壓力檢測一般都采用壓力傳感器與位移傳感器配合使用。壓力傳感器檢測數(shù)值，位移傳感器指揮取值范圍。 氣門鎖片壓裝后的質(zhì)量檢查：檢查方法目前多采用激光式、氣密式、攝像式和機電式四種方法。從實際使用情況來看，激光式最簡單，費用也低，但對鎖片裝入狀態(tài)和清潔度要求較嚴，有時因為清潔度直接影響測量效果；氣密式不適用一個卡槽的結(jié)構(gòu)；機電式比較復(fù)雜，但從使用情況來看最穩(wěn)定。激光與機電方式都是檢查鎖片頂面距彈簧上座的頂面距離，只要裝入不合格或漏裝零件都可以直接反映出來，攝像式近幾年也在使用，

15、但效果還須進一步驗證，如產(chǎn)量低節(jié)拍長，可直接人工目檢。 涂膠工序膠條檢查：自動涂膠膠條檢查目前一般采用激光和攝像兩種方法。 采用激光檢查的方法是將激光頭安裝在膠槍膠條出口處，檢查是否有斷膠。 采用攝像的方法是，涂膠完成后，用攝像法發(fā)現(xiàn)斷膠或膠條寬度有較大差異自行報警，前者價格便宜，后者價格昂貴，且成功率不高。即使采用了上述檢測，還免不了人的監(jiān)控，實際做法還是人工監(jiān)控比較現(xiàn)實。 密封測試：密封測試一般采用壓差式和流量式，壓差式用于泄漏量較小的精密測試，如水套泄漏量的測試；流量式用于泄漏量較大部件測試，如氣門密封測試。測試機的密封頭結(jié)構(gòu)與密封件材質(zhì)是重要因素，一般都需開專用模具壓制。密封元件是兩種

16、形式，大部分是在鋼制的密封頭上，開有密封槽，將密封件坎在槽里，進行密封。少數(shù)是整個密封頭由密封材料制成。 現(xiàn)在對密封壓緊力的大小存在兩種看法，一種看法認為壓緊力大比較好，測試的合格率高,要求采用液壓壓緊；另一種看法認為壓緊力低好,只要夠用就行。我們認為，由于密封測試儀使用的是低壓，密封只要保證測試腔內(nèi)氣體不泄漏即可，采用氣缸低壓緊力壓緊，實踐證明是可靠的，并有利提高密封件的壽命和工作的可靠性，機床結(jié)構(gòu)也會因此而簡化。而如果采用高壓密封，在采用整個密封頭用密封材料制成的情況下，容易將密封頭損壞，或減少其壽命；在采用密封槽結(jié)構(gòu)的情況下，壓力再大只會使鋼制的密封頭和工件壓得更緊，對密封好壞沒有任何意

17、義。所以我們推薦采用力量較小的氣壓壓緊。 防錯與識別功能 識別是指通過兩種以上產(chǎn)品的裝配線，對進入裝配線的產(chǎn)品進行識別機型，并給全線帶有智能功能的料架發(fā)出指令，料架自動切換信號，顯示應(yīng)取的零件，同時對有調(diào)整環(huán)節(jié)的設(shè)備發(fā)出指令。自動調(diào)整的設(shè)備，按指令自動切換到相應(yīng)部位與程序；手工調(diào)整的部位，指示操作者進行調(diào)整；有人機界面的工作站，按指令切換到相應(yīng)顯示和信號。如帶有MOBY的裝配線，由上位機或本線計算機站發(fā)出產(chǎn)品變化信號,可由托盤上的數(shù)據(jù)攜帶器把識別信息帶給各工位。 不配有MOBY的裝配線，通?？梢圆捎脵C電式識別，即選擇不同機型，外型有差異之處，用機械探測，用電信號發(fā)到各工作站。對外型無法區(qū)別的，

18、通常可在托盤上裝帶有數(shù)個伸縮銷的裝置，更換產(chǎn)品時，人工設(shè)定哪個伸縮銷伸出，代表某個機型，各工作站上的感應(yīng)開關(guān)可以對伸出的銷頭進行識別，從而可以判斷是何種機型。 防錯，主要防止裝入零件從料架上取錯，以及防止從總成上拆下的零件放錯和重新裝入時裝錯。帶有防錯功能的所謂智能料架的防錯方式有很多種，費用差異也很大，真正實際采用的方式(包括歐美國家)基本采用指示燈和光電方式。指示燈根據(jù)識別裝置的指令顯示應(yīng)取的零件和數(shù)量，光電開關(guān)防止漏取。 拆下再裝入的零件(如分體凸輪軸瓦蓋)都是一一對應(yīng)的，不能裝錯，一般采用專用機械手，即松開螺栓后再一起抓起放在原來部位，也可采用夾具一起將瓦蓋抓起，裝入凸輪軸后再放回原位

19、。 運輸過程與零件防碰撞功能 一條裝配線的布置應(yīng)留有足夠?qū)挾鹊倪\輸通道，以保證物流通暢和運輸中設(shè)備和料架、料箱不相互碰撞。有零件存放的工位需配專門料架和轉(zhuǎn)運器具，絕對不允許零件磕碰。積放時間較長的地方要有防塵措施。 裝配線上的燈光要有合適的照度，以防視覺不清和人的疲勞。 裝配線的柔性功能 為了適應(yīng)市場競爭和有效利用資金，一般用戶都要求一條線有通過多種產(chǎn)品功能和新產(chǎn)品的適應(yīng)功能，有的要求多品種混流生產(chǎn)。要注意成批輪番生產(chǎn)和多品種混流生產(chǎn)概念以及投入的資產(chǎn)和使用的費用差異，定位務(wù)必慎重。 從技術(shù)層面上看混流生產(chǎn)的調(diào)整環(huán)節(jié)基本上是自動的，輪番生產(chǎn)基本上是快速人工調(diào)整。更主要的是混流生產(chǎn)的生產(chǎn)組織、配

20、套供應(yīng)、物流與現(xiàn)場防錯等管理必須與之相適應(yīng)，否則會產(chǎn)生嚴重后果。過去我們應(yīng)用戶要求設(shè)計制造了混流線，裝配線本身沒有問題，但主要由于生產(chǎn)組織方面的種種原因，用戶從來沒有實際使用過混流裝配。在國內(nèi)也有些廠家引進了國外的帶混流生產(chǎn)功能的裝配線，該功能也都沒有發(fā)揮作用。 需調(diào)整變更工藝參數(shù)的設(shè)備，對要變化的部分盡量采用數(shù)控系統(tǒng)：如各種螺栓扭緊機、涂膠機、鎖片壓裝和各種檢查等等，為適應(yīng)各種產(chǎn)品的變化，在保證生產(chǎn)節(jié)拍的條件下，對要變化的部分，盡量采用數(shù)控系統(tǒng)。只要輸入信號(如產(chǎn)品信息等)，可以自動改變程序和參數(shù)，以適應(yīng)產(chǎn)品變化。 雙工位或多工位工作頭結(jié)構(gòu)：為滿足一臺機床可以裝配不同產(chǎn)品的要求，而又不可能簡

21、單地用調(diào)整某個參數(shù)去解決時，可采用雙工位或多工位工作臺(頭)結(jié)構(gòu)。 如密封試驗機根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可采用雙密封或多密封工作頭。產(chǎn)品更換時，采用快速自動更換密封工作頭，而價格昂貴的儀器和氣動控制系統(tǒng)只采用一套。既適應(yīng)產(chǎn)品變化又節(jié)省費用。這種結(jié)構(gòu)在美國用的較多，我公司也為吉利和比亞迪公司設(shè)計制造了6臺。 壓裝機：壓裝機一般都要在壓裝過程中測量壓頭的位移和壓裝力。產(chǎn)品如有變化，一般采用機械快換方式對壓頭和夾具定位部分進行更換，壓頭位移和壓力參數(shù)變化調(diào)整比較麻煩，國外采用電伺服壓缸，但價格昂貴，我公司已試制自己的電伺服壓缸，壓頭位置和壓力的變化可以采用數(shù)控，而且價格不高。 產(chǎn)品的輸送與定位：一般采用非同步機

22、動滾道和托盤進行輸送。通過兩種以上產(chǎn)品的裝配線，為適應(yīng)定位基準的變化，一般采用同一托盤底座只更換上面的定位和夾緊元件即可。也可采用帶360度水平回轉(zhuǎn)頭的托盤，缸體(或其他殼體)通過快速過渡板與托盤聯(lián)接。 也有廠家采用小車輸送，裝配設(shè)備與小車隨行。這種方法無法實現(xiàn)精確定位，無法采用半自動控制設(shè)備或自動設(shè)備，價格也不菲。 機械調(diào)整和更換部位，盡量采用快換結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)也要有妥善的切換。 全線設(shè)備監(jiān)控功能 一條大型裝配線有幾千個控制點，有一個控制點發(fā)生故障，都會影響全線正常工作，所以每個控制點都要在嚴格監(jiān)控之下。大型裝配線都應(yīng)配“安東”系統(tǒng)，一旦發(fā)生故障，立即反饋到現(xiàn)場管理和設(shè)備維修管理部門，不但顯

23、示故障種類，還要顯示故障的部位，以便及時排除。 信息管理功能 主要是信息的采集、傳送、儲存與分析管理。 有MOBY的裝配線，各工作站的數(shù)據(jù)由本工作站上的讀寫器直接讀入托盤上的攜帶器，終端的讀寫器把攜帶器上所有信息直接讀入本線的計算機站。沒有MOBY的裝配線，各工作站的數(shù)據(jù)和信息直接用工業(yè)電纜送入計算機站，通過條碼識別哪組數(shù)據(jù)和信息屬于哪臺總成。 生產(chǎn)信息管理功能，主要的生產(chǎn)管理信息都由計算機站通過本線的MOBY進行傳遞。特別是通過兩種以上產(chǎn)品的裝配線，哪種產(chǎn)品生產(chǎn)多少臺后開始換型，自動、半自動工位自動調(diào)整程序，手工工位裝哪種零件以及帶有防錯功能的料架切換等等都通過MOBY完成。計算機同時把信息指令發(fā)到物資供應(yīng)部門，物流部門按指令進行現(xiàn)場配送。一般一條裝配線最少配備一塊大屏幕，可以顯示有關(guān)生產(chǎn)管理信息。 質(zhì)量信息管理功能，計算機站儲存這些數(shù)據(jù)和信息并可做一般質(zhì)量狀態(tài)的分析。本線計算機站與上位機和設(shè)備，質(zhì)檢部門應(yīng)留有接口，可以做更深層管理。例如質(zhì)量追朔等。 物流合理化功能 物流合理化有兩方面含義：一是通過裝配線的平面布置，把物流優(yōu)化到最佳狀況；二