基于實訓(xùn)教學(xué)的模擬汽車總裝線設(shè)計研究(全文)

1、基于實訓(xùn)教學(xué)的模擬汽車總裝線設(shè)計研究bstrct：lthoughmnyhighervoctionlcollegesopenutomobilemnufcturendssemblytechnologycourses，thelckofprcticlutomobilessemblytriningconditionhsrestrinedtheprcticltriningofthisspecilty.Soitisnecessrytodesignnddevelopsimultedutomobilessemblylineopentoprcticlteching.nysingleuniversitycnnotc

2、opythehugesystemproject，sotheexistingequipmentndthosecnbeddedretkensthefoundtiontostudythedesignofthesimultedutomobilessemblyline.Theemphsisistoshowthesectionset，techniclprocessndprtofthefesiblessemblyopertionwork.Keywords：prcticlteching；simultion；utomobilessemblyline；designXX：1006-4311（20XX）32-0254

3、-03基金項目：課題名稱：基于實訓(xùn)教學(xué)的模擬汽車總裝線研發(fā)，編號：DZ20XX-05。XX簡介：張憲輝（1970-），男，遼寧莊河人，現(xiàn)任大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院副院長，副教授，高級技師，研究方向為汽車檢測與維修技術(shù)。0引言長期以來，絕大多數(shù)高職院校汽車制造與裝配技術(shù)專業(yè)在實訓(xùn)教學(xué)項目的設(shè)計和開發(fā)等方面沒有本質(zhì)上的進(jìn)展，依舊參考汽車檢測與維修技術(shù)專業(yè)，沿襲著總成拆裝及系統(tǒng)檢查和檢測實訓(xùn)項目，沒有體現(xiàn)出汽車制造裝配專業(yè)的專業(yè)特色，無法滿足學(xué)生在校內(nèi)就能熟悉和了解汽車總裝線的工段劃分、工藝流程以及實際的項目操作等專業(yè)知識和技能的要求。因此，如何在學(xué)校能力所及的范圍內(nèi)，設(shè)計和開發(fā)面向?qū)嵱?xùn)教學(xué)的經(jīng)

4、濟(jì)有用的模擬汽車總裝線成為一項十分必要的課題。汽車生產(chǎn)廠總裝線基本情況分析汽車總裝線的主要設(shè)備盡管各汽車生產(chǎn)廠的產(chǎn)品不同，但其總裝線上采納的設(shè)備類型都基本相同，主要包括以下六個方面：輸送設(shè)備。該類設(shè)備是用于汽車總裝配線各總成分裝線以及大總成上線的輸送，主要有摩擦滑橇輸送鏈、輕型懸鏈、雙板式帶輸送鏈、機(jī)動滾道柔性線輸送鏈、物流吊運(yùn)小車、磁導(dǎo)航車、積放鏈輸送機(jī)等。汽車裝配線大總成上線設(shè)備。大總成上線設(shè)備是指發(fā)動機(jī)、前橋、后橋、駕駛室、車輪等總成在分裝、組裝后送至總裝配線并在相應(yīng)工位上線所采納的輸送、吊裝設(shè)備。各種油液加注設(shè)備。主要包括燃油、潤滑油、冷卻液、制動液、制冷劑等各種汽車裝配線加注設(shè)備。出

5、廠檢測設(shè)備。主要包括前束試驗臺、側(cè)滑試驗臺、轉(zhuǎn)向試驗臺、前照燈檢測儀、制動試驗臺、車速表試驗臺、排氣分析儀等設(shè)備。專用汽車裝配線設(shè)備。包括車號打號機(jī)、羅紋緊固設(shè)備、車輪裝配專用設(shè)備、自動涂膠機(jī)、液壓橋裝小車等。工業(yè)機(jī)器人。主要在汽車生產(chǎn)中的點(diǎn)焊、弧焊、鉚接、涂膠、噴涂等工序中應(yīng)用。汽車總裝線的布置形式汽車總裝線的布置對于裝配的效率以及車間內(nèi)的物流起著決定性的作用，不同的整車廠會根據(jù)實際情況合理布置總裝線。通過調(diào)研匯總，目前主要有以下幾種布局類型：總裝車間劃分成“儀表板工段、前圍工段、動力總成工段、車門工段”等四個工段。長安福特馬自達(dá)汽車廠將總裝車間劃分成“分裝線、線束區(qū)、內(nèi)飾區(qū)、報架區(qū)、總裝區(qū)

6、、檢測線”等幾個部分。一汽轎車工廠將總裝車間劃分成“一次內(nèi)飾裝配線、底盤線、二次內(nèi)飾線、整車完整性檢查、整車檢測線”等幾個工段。長城哈弗汽車總裝線由“內(nèi)飾線、底盤線、外飾線和檢測線”組成。蒙派克車型將生產(chǎn)線分為“內(nèi)飾線、底盤線、綜合線”三條主生產(chǎn)線和“發(fā)動機(jī)、后橋、車門及儀表板”四條分裝線。無論是哪種總裝線布局類型，盡管它們劃分的裝配線名稱不同、數(shù)量不同，但論其功能都大致相同，都分為分裝線和主裝線兩大部分，其中分裝線主要包括：發(fā)動機(jī)變速器（前橋）分裝線、后橋分裝線、儀表板分裝線等；主裝線主要包括：內(nèi)飾線、底盤線、綜合線、整車檢測線等。分裝線預(yù)先將各大總成組裝完畢，分別運(yùn)至總裝線的相應(yīng)工段，在總

7、裝線的各對應(yīng)工段完成總成與車身的組裝，在總裝線還要完成整車組裝后的性能檢測?；趯嵱?xùn)教學(xué)的模擬汽車總裝線的設(shè)計定位通過對汽車生產(chǎn)廠總裝線基本情況的分析可以看出，一條實際的汽車總裝生產(chǎn)線主要由以下幾方面元素構(gòu)成：空間和面積充足的車間廠房?？傃b生產(chǎn)線設(shè)備。工段設(shè)計與布局。由此可以看出，汽車總裝生產(chǎn)線是一個龐大的系統(tǒng)工程，在職業(yè)院校有限的條件下完全復(fù)制和效仿汽車總裝生產(chǎn)線是不切實際的。本文研究的核心不是要模擬汽車總裝線的高自動化程度，也不是要全面覆蓋實際汽車總裝線的所有環(huán)節(jié)和操作項目，而是要通過合理的設(shè)計來體現(xiàn)各類汽車總裝線的基本工段框架、典型的裝配工藝流程、主要的裝配線操作項目，實現(xiàn)裝配線常用工具

8、的使用訓(xùn)練。因此，結(jié)合目前高職院校的實際情況，本文將研究重點(diǎn)放在了“基于實訓(xùn)教學(xué)”和汽車總裝線的“模擬”兩個方面。研究將不涉及實際汽車總裝線中的自動輸送設(shè)備（包括機(jī)械手等）、昂貴的裝配線專用設(shè)備和工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備設(shè)施，也不考慮備品存儲、物流運(yùn)輸、路試跑道、淋雨線等環(huán)節(jié)，而是利用學(xué)校已有的和有能力購置的設(shè)備設(shè)施，采納工位固定、人員相對運(yùn)動的形式進(jìn)行模擬汽車總裝線設(shè)計，重點(diǎn)研究如下幾個方面的內(nèi)容：進(jìn)行模擬汽車總裝線的基本布局設(shè)計。布局的設(shè)計應(yīng)能在一定程度上適應(yīng)不同車型裝配工藝流程的變化要求。工段設(shè)計。在模擬汽車總裝線基本布局的基礎(chǔ)之上，設(shè)計出能夠與實際汽車總裝線工段設(shè)置基本吻合的、可實施的工段排列

9、組合。進(jìn)行模擬汽車總裝線設(shè)備設(shè)施的配置研究及布置設(shè)計?；趯嵱?xùn)教學(xué)的模擬汽車總裝線的具體設(shè)計在上述分析基礎(chǔ)之上，結(jié)合高職院校場地和實訓(xùn)設(shè)施的實際情況，本文分別從模擬汽車總裝線的基本布局、裝配線工段設(shè)計以及總裝線設(shè)施配置及布置等三個方面進(jìn)行了設(shè)計研究。模擬汽車總裝線的基本布局設(shè)計通過對各類汽車裝配線的調(diào)研、分析和總結(jié)，本文在進(jìn)行模擬汽車總裝線布局設(shè)計研究時，不僅對總裝線進(jìn)行了重點(diǎn)研究，也對與之配套的分裝線進(jìn)行了規(guī)劃布置。在滿足布局能適應(yīng)多種汽車裝配工藝流程變化要求的同時，兼顧考慮學(xué)校場地因素，最終形成了圖1所示的基本布局圖。如圖1所示，總裝線由四個工段區(qū)組成，按直線排列，每個工段區(qū)以一個地藏式舉

10、升機(jī)為載體（采納地藏式舉升機(jī)的目的是一方面可使車身輕松運(yùn)送和放置在相應(yīng)的工段區(qū)，并且方便每個工段實施裝配操作時高度的調(diào)整；另一個方面能夠最大限度節(jié)省車間的有效空間）。在總裝線四個工段的側(cè)方，對應(yīng)建有四個分裝區(qū)（數(shù)量可以根據(jù)實際需要調(diào)整），分裝區(qū)用于汽車各總成的組裝調(diào)試，之后輸送到對應(yīng)的總裝工段，完成與車身的對接與組裝。如此，形成了一個微縮版的模擬汽車總裝線。該模擬總裝線的各工段和分裝區(qū)可以靈活調(diào)整，以適應(yīng)不同車型的總裝要求。在空間場地同意的條件下，建議車間長度不小于50米，寬度不小于20米（其中總裝線寬度為10米、通道寬度2米、分裝區(qū)寬度8米），高度視采納的吊裝運(yùn)輸設(shè)備的形式而定，一般不應(yīng)低于

11、5米。這樣可以保證總裝線的每個工段區(qū)有12.5米（長）X10米（寬）的作業(yè)空間，分裝區(qū)擁有不小于12.5米（長）X8米（寬）的作業(yè)空間。如此，1000平方米的車間既不會給學(xué)校帶來較大的負(fù)擔(dān)，也基本能夠滿足模擬汽車總裝線的實訓(xùn)需求。裝配線工段設(shè)計基于實訓(xùn)教學(xué)的模擬汽車總裝線可以參考具體汽車生產(chǎn)廠的總裝線布置形式進(jìn)行工段設(shè)計，也可以按照一般的通用性布置形式進(jìn)行工段設(shè)計。以本校汽車裝配專業(yè)為例，根據(jù)汽車裝配實訓(xùn)室的整體布局，在總裝線的工段設(shè)計上，如圖2所示，以四個地藏式舉升機(jī)為載體形成總裝線的四個工段區(qū)，按裝配順序依次直線排列為：內(nèi)飾工段、底盤工段、綜合工段、檢測工段。在內(nèi)飾工段可以設(shè)計線束安裝、內(nèi)

12、飾板安裝、儀表臺安裝、操縱臺安裝等實訓(xùn)操作項目；在底盤工段可以安排各種油管、前/后懸架、動力總成、油箱、排氣管、車輪等部件總成的安裝操作項目；在綜合工段可以安排完成座椅、電瓶、備胎、后備箱附件、雨刷、介質(zhì)加注、車門調(diào)整、線路管路插接等實訓(xùn)內(nèi)容；在檢測工段可以根據(jù)學(xué)校具備的檢測設(shè)施開展諸如專用儀器診斷、四輪定位、四合一綜合性能檢測等一系列性能測試。為配合總裝線的各種作業(yè)項目，在總裝線四個工段的側(cè)方，依次對應(yīng)建有五個分裝區(qū)，分別是：內(nèi)飾件分裝區(qū)、動力總成分裝區(qū)+底盤分裝區(qū)（共同與底盤工段對應(yīng)）、其它附件存放區(qū)、工具間。在此需要說明的是，動力總成分裝區(qū)和底盤分裝區(qū)的布置是相鄰且相互貫穿的，這樣設(shè)計主

13、要是因為目前乘用車多以前置前驅(qū)動為主，發(fā)動機(jī)和變速器總成組裝完畢后需要裝配到前橋總成上之后，再作為一個整體安裝到車身，所以這兩個分裝區(qū)要共同對應(yīng)總裝線的底盤工段；其它附件存放區(qū)主要為總裝線上的綜合工段的裝配項目提供物資供應(yīng)，而工具間主要用于存放總裝線各工段需要使用的工具，并重點(diǎn)為檢測工段提供檢測用的設(shè)備設(shè)施。設(shè)備配置與布局為能模擬實現(xiàn)汽車總裝線的整體運(yùn)行，滿足必要的實訓(xùn)項目的實施，經(jīng)過對實際汽車裝配線所用設(shè)備類型及功用的深入研究，結(jié)合本校汽車裝配實訓(xùn)室的實際條件，確定了模擬汽車總裝線所用的基本設(shè)備，具體如下：吊裝及搬運(yùn)工具。汽車總裝線是一條龐大的傳送線，輸送設(shè)備是保證汽車總裝線正常工作的最基本

14、保障。由于受場地及資金所限，故采納人工吊裝及搬運(yùn)方式來完成汽車及部件的傳送：在車身傳輸方面，我們采納了體積小巧、易于操作的小型移動龍門架吊車來實現(xiàn)車身的吊裝（見圖2），采納車身臺車完成車身的運(yùn)輸，臺車能夠從舉升機(jī)平臺內(nèi)側(cè)通過，以保證車身可以被順利輸送到下一個工段。升降工具。在總裝線的每個工段，都裝有一臺地藏式舉開機(jī)，以用于每個工段部件和總成裝配時將車身升降至合適的高度位置；在總成傳輸方面，主要采納液壓搬運(yùn)車；在實施總成升降作業(yè)時，主要采納液壓升降移動平臺車、堆高叉車、發(fā)動機(jī)小吊、液壓升降托架等設(shè)備。裝配工具。為實現(xiàn)模擬汽車裝配線真實的操作，我們配置了裝配線上普遍使用的氣動工具、電動工具及機(jī)械式裝配工具，并配套在模擬總裝線各工段兩側(cè)的墻壁上安裝了氣源接口、拉伸式電源插排及照明用工作燈（見圖3）。加注工具。可以配置自動變速器油加注機(jī)、制動液加注機(jī)、轉(zhuǎn)向油液加注機(jī)、空調(diào)制冷劑加注機(jī)等價格相對適中的加注設(shè)備來滿足必要的實訓(xùn)操作項目的要求。檢測工具。如果學(xué)校條件同意，可以在檢測工段的位置配置四輪定位儀和四合一檢測線，這樣基本能夠滿足對下線汽車性能檢測的各種要求，如果