車架的共線生產方法探討

黃 丹

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

車架的共線生產方法探討

黃 丹

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

通過對不同平臺的車型產品結構、工藝規劃、工藝設計、柔性切換裝置進行分析，探討車架中心共線生產的方法。

車架中心；柔性；共線

隨著汽車市場的快速發展，消費者對汽車的需求也在發生變化，如何在激烈的市場競爭中獲得客戶的青睞，更好更快地推陳出新成為了一種很重要的手段。對汽車制造企業，研發時間和成本是新車型成功與否的重要制約因素。要縮短開發周期和降低制造成本，一個較好的解決辦法是開發出能夠適應多平臺多車型的共線制造的自動化生產線，這樣不但節省了生產準備的成本，同時還大大地縮短了制造的開發周期[1]。

車架是汽車的基礎構架，一般稱為底盤大梁架，發動機、變速器、轉向器及車身部分等重要部件都固定其上，因此多平臺多車型的自動化共線生產線的核心是如何做好車架的共線生產。車架的分類有承載式車架、非承載式車架、半承載式車架、前承載后半承載式車架共4種[2]。不同類型的車架的結構劃分、搭接形式和定位方式都不同，這些都決定了車架共線生產的工藝設計及開發、工裝的定位和柔性切換的難度大。本文主要是探討我司汽車主要車架型式——承載式車架和前承載后半承載式車架這2種不同車架的共線生產的方法。

1 工藝分析

承載式車架是用金屬制成堅固的車身，再將發動機、懸架等機械零件直接安裝在車身上。這個車身承受所有的載荷，充當車架，所以準確稱呼應為“無車架結構的承載式車身”，見圖1.

圖1 承載式車架

前承載后半承載式車架是通過前后大梁的貫穿，然后進行大梁焊接，再安裝前地板，見圖2.

圖2 前承載后半承載車架

承載式車架是經由前車體、后部下車體和前地板在一個工位同時上件搭接形成，而前承載后半承載式車架是首先通過前車體和后部下車體的縱梁搭接形成主體框架，然后再上前地板。這兩種車架的車身搭接方式和BOP（boll of process）差異性較大（見圖3、圖4），每個總成的定位至少需要4個定位夾具，由于定位孔X/Y/Z方向的差異性，不同車架的共線生產存在難度，必須要通過進行切換工裝來實現滿足共線的生產需求。同時差異性的定位和上件方式，也決定了車架的共線生產無法使用相同的工藝，必須對工藝設計進行優化，使其可以實現車架的共線生產[3]。

圖3 承載式車架的BOP

圖4 前承載后半承載式車架BOP

2 工藝開發

我司為了實現車架的共線生產，成立了車架中心。車架中心項目是以兩種不同的車架形式的BOP（boll of process）為基礎，通過對各個車型BOP（boll of process）進行匯總統計以及車型差異性的分析，對車架中心進行工藝方案分析、工藝規劃、工藝設備規劃，建立一個不同車架結構形式實現共線生產的車架中心。

車架中心工裝設計考慮柔性化并兼容未來產品（含車型變異及拓廣），并且定位基準盡量統一。拼臺盡可能柔性化，同時利用機器人焊接及輸送，增加生產線的柔性。在方案設計中，兼顧將來車型的導入及提速。除了部分工位采用人工裝件，其余采用機器人進行焊接。

考慮到車型的柔性及工裝的切換，同時為了便于后續節拍的提升，線體的設計采用的是“魚骨”的形式（見圖5），后續可以通過在預留的場地增加工位及相應的機器人，可以將節拍進行提升。

圖5 線體的布局圖

3 柔性切換裝置

3.1 滑臺切換

不同車架的縱梁、橫梁及散件的零件狀態及數量都不同，定位及裝件方式也存在差異。為了提高機器人的利用率，在不影響裝件及焊接的情況下，縱梁、橫梁及散件采用人工統一上件的形式。同時要實現不同車架的共線生產，難度比較大，而夾具越多，焊接的干涉區也會越多，這樣會大大影響機器人的焊接效率。因此要考慮到不同車架的共線生產時，拼臺設計為上下兩部分的滑臺形式，上部為可切換的滑臺工裝，下部為固定不動基礎結構，滑臺是通過軌道實現滑移，滑臺上的工裝跟滑臺是通過滾輪來相互接觸，前方設計有一個X向和Z向的“凹”的定位塊，這樣既可以保證精度又能夠實現快速切換。不同車架進行生產時，滑臺上的工裝進行整體切換?；_上的工裝通過滑臺上的滾輪轉移到切換小車上，然后進行不同車架的定位工裝的切換（見圖6）。為了便于切換，所有滑臺上的工裝是電、氣及信號采用快插裝置進行切換。

圖6 滑臺示意圖

該工位采用的是滑臺整體切換的形式。而滑臺的使用可以人機交付存在的安全問題，同時可以通過切換滑臺上的工裝不同車架的共線生產。

3.2 精確小車對中臺

對于后部下車體和前地板焊合件，采用在線旁設計有精確小車對中臺，人工從物流料框進行吊運到精確小車對中臺，然后采用機器人抓取進行裝件定位。為了確保零件位置精度以便于機器人的抓取，零件放置到對中臺上需要進銷，不同車型車架的差異也導致共線生產無法實現。因此對中臺設計成精確小車的形式，在無法實現共線生產時，將通過推換精確小車來實現兼容從而達到共線生產。

3.3 抓手存放方式

對于已經明確的車型，在對抓手進行設計時采用兼容的形式，而對于后續的新增車型，需要通過切換抓手實現兼容。為了節省生產線的布局，以及降低投資成本，切換下來的抓手存放在滑臺的工裝上，因此在現有的拼臺上都設計有抓手存放的支撐，后續抓手無法實現兼容時，通過推換滑臺實現工裝和抓手同時切換。

4 應用

作為公司的首個車架中心項目，改變了現有的單一手工生產線模式。整個車架中心都采用機器人進行焊接，采用人工裝件和機器人抓件兩種方式，工位間采用機器人進行搬運增加柔性。同時車架中心的設計是多平臺車型的柔性共線，減少了后續車型的投入費用及生產線投入調試時間。車架中心前車體區域基于現有的人工專線對比，單班減人20人，焊接自動化率達到100%，年節約人力成本600萬元人民幣。而后部下車體逐步轉為廠內件，對于后續的年度車型及新產品車型可以實現快速導入，同時可以很大地提升產品質量。

5 結束語

通過對我司兩種不同車架生產方式進行對比，基于現有的BOP進行匯總分析，打破現有生產模式，對車架中心進行了詳細的工藝方案分析及優化、工藝規劃及優化、工藝設備規劃及優化，在我公司內首次實現了不同車架的共線生產，為實現“低成本、高價值”的理念添上了重要的一筆，為實現全自動化制造奠定了基礎。

[1]陳瑜.白車身共線制造的應用研究[D].上海：上海交通大學，2007：1-10.

[2]王瑋.白車身機器人焊裝自動線關鍵設備技術的研究[D].合肥：合肥工業大學，2010：3.

[3]沈永飛，覃鑫，謝陳陽.下車體大總成柔性上線定位方法探討[J].裝備制造技術，2015（6）：171-173.

To Explore the Method of Frame Center Line

HUANG Dan（SAIC GM Wuling Automobile Limited by Share Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Based on the different platform models of product structure，process planning,process design，flexible switching device analysis method of frame center production line.

frame center；flexible；collinear

U468

A

1672-545X（2016）11-0228-03

2016-08-24

黃丹（1984-），女，廣西柳州人，本科，工程師，研究方向：車身焊接工藝規劃。