柔性化拼合臺對發動機變速箱拼合的應用研究

隋維慶

柔性化拼合臺對發動機變速箱拼合的應用研究

隋維慶

（上汽通用汽車有限公司 整車制造工程部，上海 201805）

文章研究了柔性化拼合臺對發動機變速箱拼合的影響研究。包括傳統動力總成拼合工藝和柔性化動力總成拼合工藝。結果表明柔性化拼合臺相較于傳統拼合工藝，有著一次性投資低，兼容性高，后續改造費用少，工位面積占用低，裝配精度高的優點；解決不同動力總成共線難題，使總裝車間生產制造更加高效，更加柔性。

動力總成；柔性拼合臺；高效

前言

動力總成由發動機和變速箱組成，拼合過程中精度要求高；在多車型共線的工廠，還需要滿足多種動力總成組合搭配，和高生產節拍的要求。

在汽車制造中，動力總成的拼合在分裝線上完成，傳統解決方案為吊拼和臺拼。對于吊拼，對于裝配精度高的動力總成配置，如自動/無級變速箱的組合，很難達到拼合要求。對于傳統臺拼有兩種方式：其一，獨立式拼合臺，在線旁使用獨立的拼合臺將發動機變速箱拼合后上線，雖然滿足了裝配精度的要求，但工位占用面積大，物流運輸難度大；其二，機運線式拼合，發動機隨機運線移動到拼合工位，變速箱吊運至定位板上，通過滑軌移動定位板實現拼合，由于不同的發動機和變速箱的緊固及支撐點不同，對應的定位板需要人工切換，切換節拍長。在高節拍生產節奏下，對物流排序要求高。由于生產需求，同一個總裝車間（一條生產線）往往需要拼合多種配置的發動機（CSS和SGE）和變速箱（無級，自動，手動）；發動機變速箱搭配種類多，裝配精度要求高。有鑒于此，柔性化拼合臺是一種很好的解決方式，它是一種旋轉式的拼合臺，節省了工位面積。可旋轉切換4種拼合臺面，配合發動機和變速箱的支撐點設計，可以適用16種以上的動力總成組合，配置兼容性高，切換節拍短。以下介紹了柔性化拼合托臺的原理和運用方式。

1 柔性化拼合臺（Flexible marriage table）

1.1 傳統臺拼與柔性化拼合臺概述

對于傳統臺拼策略，無論是獨立拼合臺還是環形機運線臺拼，均對裝配現場的空間及排布要求高，造成設備、空間及人員成本偏高問題。

有鑒于此，柔性化拼合臺有著工位面積利用率高，高裝配節拍，高安裝精度及高柔性化的優勢。

1.2 柔性化拼合臺的結構功能及使用流程

1.2.1機械結構功能

柔性化拼合臺是一種旋轉式的發動機與變速箱拼合臺，裝置包括：旋轉臺基座1、主安裝臂2、電氣控制旋轉機構3、皮帶輪粗導向定位機構4、發動機定位板5、變速箱定位板6、主安裝臂旋轉控制盤7、主安裝臂變速箱板導向及滑動機構8。如下圖1所示。

圖1 柔性化發動機變速箱旋轉式拼合臺系統的立體視圖

共4個主安裝臂，每個橫臂上有4個平面；每個平面上布置有發動機和變速箱定位板，定位板上設計有發動機/變速箱支撐特征；通過翻起，翻下支撐撐桿，或旋轉安裝臂切換不同臺面以滿足多種動力總成搭配的拼合需求；既高效利用了工位面積，也提高了動力總成拼合的種類。推動滑動手柄，使變速箱與發動機拼合面貼合，手動預緊螺釘，選擇對應套筒，安裝至電動扭矩槍，對螺釘進行緊固操作。如下圖2所示。

圖2 柔性化拼合臺－主安裝臂的細節圖

1.2.2工位使用流程

柔性拼合臺逆時針旋轉，由四個相同的主安裝臂組成4個獨立工位。

（1）1號工位

發動機吊至拼合臺前，讀取裝配車輛信息清單上車輛配置以獲取需要進行裝配的發動機與變速箱組合信息。轉動主安裝臂旋轉控制盤，使得與當前動力總成組合對應的主安裝臂上的發動機定位板和變速箱定位板水平朝上，氣動鎖止系統啟動，使主安裝臂無法轉動。主安裝臂位置調整完畢后，進一步調整皮帶輪粗導向定位機構（通過旋轉支架選擇不同定位機構）、發動機定位板（通過翻起，翻下定位板上的撐桿），使其支撐位置同當前的動力總成組合對應。利用吊鉤將發動機吊起，調整姿態后，由粗導向定位自上向下放置到對應的發動機定位特征上。發動機安裝穩定后，使用掃描槍掃描發動機自帶的條形識別碼，通過IT系統進行發動機編號識別。

（2）2號工位

類似地，調整變速箱定位板（通過翻起，翻下定位板上的撐桿），使其支撐位置同當前的動力總成組合對應。吊取變速箱，自上向下沿變速箱定位板上導向塊安裝定位至變速箱定位板。變速箱安裝定位穩定后，使用掃描槍掃描變速箱自帶的條形識別碼，通過IT系統進行發動機編號識別。

（3）3號工位

通過操作主安裝臂上滑動手柄，推動變速箱使之與發動機拼合面貼合。取變速箱螺釘三個，通過手動預緊后，選擇對應的螺釘套筒，安裝至電動扭矩槍，對螺釘進行緊固操作。通過槍體套筒處傳感器分析扭矩值及轉角，并進行判定是否合格。在不合格的情況下進行停線處理，在合格的情況下繼續運轉。

（4）4號工位

吊取拼合完成后動力總成至發動機分裝線。

具體工藝操作和布局如下圖3所示。

圖3 柔性拼合臺工位料架分布圖

1.3 柔性化拼合臺的投資性能對比

1.3.1與傳統策略性能對比

傳統臺拼策略，無論是獨立拼合臺，還是環機運線拼合；對多種動力總成的拼合兼容性低，無法滿足多品種，高節拍的生產。柔性化拼合臺每個橫臂上有4個平面，每個平面上可布置2個拼合臺面，通過旋轉該橫臂切換這四個臺面，可以適用10種以上的動力總成組合，拼合兼容性高。

在工位面積利用率上，獨立拼合臺需采用多個拼合臺來滿足多種動力總成的拼合，多個拼合臺占地面積成倍增加。環機運線：動力總成拼合滑板整體放置于環形機運輥道上，由物流人員在其中一側取放發動機，另一側取放變速箱，總裝人員進行拼合并緊固3-4個緊固點后在機運線末端吊運至發動機分裝機運線。

圖4 動力總成拼合滑板俯視圖與側視圖

環形機運輥道占用面積較大，發動機與變速箱料架只能在其兩側分布，面積利用率低。

圖5 環機運線拼合分布圖

柔性化拼合臺每個主安裝臂上都有4個拼合平面，相當于4個獨立拼合臺，卻僅占用一個獨立拼合臺的面積。相較于環機運線，柔性化拼合臺的占地面積遠遠小于環形機運輥道，而旋轉拼合的原理，發動機與變速箱料架可以在柔性拼合臺四周均衡分布，亦能盤活四周物料的存儲空間。

圖6 環機運線拼合分布圖

除此之外，柔性化拼合臺在拼合精度，生產效率，工裝維護標定和經濟效益上都占有一定程度的優勢。如下圖所示，柔性化拼合臺柔性高，精度高，所產生的經濟效益高，可推廣至各工廠和行業中使用。

表1 柔性化拼合臺與傳統拼合的性能對比

1.3.2與傳統策略投資對比

一般發動機與變速箱的吊取放置，拼裝的工藝需要單班2人進行操作。需要多組人員進行操作（單班4人），造成設備與人員成本偏高。

環機運線通過更換不同的定位板來滿足多種動力總成的拼合，使得定位板的種類及數量大大增加，造成設備成本急劇增高。

柔性化拼合臺的高兼容性使得設備與人員成本大大減少，后續改造費用低。

2 總結

柔性化拼合臺將復雜的拼合操作分解為簡單的四個步驟，降低了每個操作人員的操作強度與難度：

（1）吊取發動機放置在發動機定位板上；

（2）吊取變速箱放置在變速箱定位板上；

（3）通過滑軌滑動變速箱定位板，拼合發動機與變速箱為動力總成，打緊緊固螺釘；

（4）吊取動力總成至發動機分裝線上。

通過旋轉的結構，提高了工位的面積使用率（4個主安裝臂），提高了多種動力總成的兼容性（每個主安裝臂上4個平面，每個平面上布置2個拼合臺面），大大降低了生產節拍的壓力。在投資方面，柔性化拼合臺改造費用，維護費用低，可推廣到各汽車主機廠使用的社會經濟效益。

[1] 鄭德權.汽車總裝工藝[M].機械工業出版社,2012.

[2] 馮立艷.機械原理[M].機械工業出版社,2012.

Application research of the Flexible marriage process Between Engine and Transmission

Sui Weiqing

（SAIC General Motors Co., Ltd. Vehicle Manufacture department, Shanghai 201805）

The influence of the flexible marriage process between engine and transmission on vehicle was studied. Including traditional marriage process between engine and transmission, the flexible marriage process between engine and transmission. The results show that the flexible marriage has a lower one-time and modified investment, more accuracy, is more flexible, occupies less work station layout, than the traditional marriage process. It solves the difficult problem of manufacturing different powertrain in the same production line. Make the general assembly plant more efficient and intelligent.

Powertrain; The flexible marriage process; Efficiency and intelligence

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.04.012

U464

A

1671-7988(2021)04-35-03

U464

A

1671-7988(2021)04-35-03

隋維慶，男，碩士，2019年畢業于上海東華大學工程管理專業，現任上汽通用汽車有限公司VME總裝技術經理，善于總裝先期工藝開發，同步工程正向開發，總裝工裝設備開發等。