基于多品種混流生產的商用車車架縱梁自動化上線裝置研究

馬琳，陳昭，魏明斐

基于多品種混流生產的商用車車架縱梁自動化上線裝置研究

馬琳，陳昭，魏明斐

（東風商用車有限公司車輛工廠，湖北 十堰 442001）

文章分析了車架裝配的工藝流程，闡述了商用車車架縱梁上線裝配方式的技術要求和特點，重點介紹了一種采用基于多品種混流生產條件下的商用車車架縱梁自動化上線裝置，實現了車架縱梁白件、黑件混流情況下的自動化上線，在確保縱梁油漆防護的同時，減輕工人裝掛作業，提升了現有車架裝配線的柔性化和生產節拍。

自動化上線；車架裝配；多品種柔性化；商用車

前言

商用車車架總成是商用車整車最主要的總成之一，商用車中幾乎所有關鍵部件及底盤附件都在其上裝配，是商用車的脊梁。

近兩年來，根據東風商用車制造戰略部署要求：我廠的車架生產工藝必須由40多年來的“先裝配后油漆”逐步升級為“先油漆后裝配”。因條件所限，目前，我廠車架縱梁正處在多平臺，近千種車架縱梁，且長度從5.8m到11.3m，縱梁高度從232～300mm全覆蓋，大批量黑件（油漆件）與白件（非油漆件）混流上線生產的過渡時期。針對過渡時期，我廠對縱梁上線裝置自動化進行了研究與開發，滿足了縱梁黑件白件混流上線的要求，并提升了縱梁上線的節拍。

1 縱梁自動化上線裝置介紹

先裝配后油漆的工藝，即縱梁白件上線。其流程為：縱梁成垛（12～36根/垛，左右縱梁分開吊運，分開碼垛）吊運到存放架→懸臂吊拆垛→縱梁立放→裝掛彈簧。車架裝配前，天車每次需要吊運兩垛，在料架上分開存放。然后再由工人用懸臂吊拆垛，分成單根縱梁立放在存放架上，工人根據縱梁上線計劃要求，再裝掛彈簧，分別完成左右縱梁上線。

先油漆后裝配工藝，即縱梁黑件上線。其流程為：縱梁加工完成后，需要用專用料架存放→油漆→倒運至黑件油漆料架。黑件縱梁規劃上線流程：縱梁油漆料架（自主開發的縱梁分開碼放的工位器具）吊運至存放架旁邊→天車單根吊運至存放架→縱梁立放→裝掛彈簧。

縱梁白件上線，既方便大批量運輸，又節省縱梁上線節拍，但拆垛過程粗暴，容易造成縱梁表面磕碰劃傷，導致后續縱梁表面質量問題影響車架發交。縱梁拆垛需要人工操作懸臂吊對縱梁進行立梁，因縱梁長短不一，重量過大的縱梁，人工立梁難度較大，存在困難作業，后續裝掛也存在同樣問題。縱梁黑件上線前，需要對加工后的縱梁，倒運兩次存放架。縱梁呈“n”形扣在料架上，易與料架磕碰，產生劃傷，上線，縱梁僅能單個吊運上線，節拍慢，只適用小批量生產。同時油漆件縱梁需要在存放架上調整姿勢，極容易造成油漆劃傷，下線需要補漆作業。若是縱梁VIN碼打碼區劃傷后，還需返修。

針對上述問題，我廠新開發的縱梁多品種混流自動化上線裝置由縱梁自動化存放平臺、縱梁油漆裝配上線通用料架、伸縮蓋板、控制系統組成。

縱梁自動化平臺由可升降臺車改制而成，地面增加了橫向行走裝置，可實現平行移動和垂直升降功能。通過PLC精確控制升降高度和橫向移動距離。

其次縱梁自動化存放平臺上方為仿原縱梁存放架設計，既可保證普通縱梁白件上線，也同時也可以滿足新車型油漆縱梁帶料架上線；縱梁自動化存放平臺四周配備安全防護裝置，在生產過程中可以有效地保護人身及設備安全。

圖1 縱梁自動化存放平臺

為減少縱梁料架倒運次數，設計縱梁油漆裝配上線通用料架。實現了縱梁油漆與車架縱梁上線裝配共用一個料架，不再重復倒運，縱梁油漆上線流程簡化。即消除了“縱梁油漆后→縱梁裝配上線”之間的倒運。節省了倒運的物流和人工成本。縱梁油漆裝配上線通用料架使得縱梁擺放規則：不需要拆垛，配合縱梁自動化存放平臺，橫向移動，靠近縱梁掛鉤，實現油漆縱梁自動化上線裝掛，在防護油漆劃傷的同時消除了縱梁裝掛彈簧的困難作業。

圖2 縱梁油漆裝配上線通用料架

縱梁油漆裝配上線通用料架特點如下：

（1）提升運輸效率。新料架采用縱梁立放、兩層結構，一架可以裝16根縱梁（每層8根），每車可運輸縱梁32根（兩架），一次性可以倒運16臺車架裝配。

（2）提升吊裝效率、節省縱梁油漆運營成本。新料架實現縱梁油漆及裝配上線通用，縱梁油漆完后，直接連同料架上線裝配（料架中間的活動橫襯保證了下層橫梁的取放）。

（3）保證油漆質量，提高安全防護。一方面，新料架在與縱梁的接觸面處都焊接了筋條，減少了接觸面積，提高了油漆質量；另一方面，新料架在縱梁前端長圓孔位置增加橫檔，保證縱梁在運輸中不在串動，防止油漆劃傷。

為保證縱梁自動化平臺在移動過程中，工人可以正常作業，在縱梁自動化存放平臺可移動范圍內布置伸縮蓋板。伸縮蓋板由滑軌、墊層、帶滾輪蓋板組成，伸縮蓋板與縱梁自動化存放平臺相連，可以隨著平臺移動而移動，在保證工人正常作業的同時也保障了工人人身安全。

控制系統由PLC、數據傳輸裝置、控制按鈕組成。控制系統通過PLC編程，精密控制縱梁自動化存放平臺運行，工人通過控制按鈕來實現所需功能。

縱梁白件上線優化后：縱梁成型→運輸車成垛轉運→縱梁成垛吊運至自動化存放平臺→上線裝配。其中縱梁上線裝配時，控制按鈕使縱梁自動化存放平臺移動和升高到設定位置，將縱梁成垛吊運至存放平臺上，靠邊放置即可。

縱梁白件成垛上線后需要進行拆垛作業，自動化存放平臺的程序控制也要切換到人工模式，每次移動距離需要人工控制。但自動化存放平臺仍然可實現自動化升降，即一根縱梁裝掛后，工人按一下按鈕，存放平臺就會自動下降（使裝掛完的縱梁脫離料架），然后等待設定時間后再升高到彈簧裝掛位置，工人裝掛彈簧的困難作業消除。

縱梁黑件上線優化后：縱梁成型→放入縱梁料架→油漆→上線裝配。其中縱梁上線裝配時，通過控制按鈕使縱梁自動化存放平臺移動和升高到設定位置，然后將裝滿縱梁的通用料架吊運至存放平臺上，靠邊放置。整個過程天車只作業一次，重復上料時只需要將空料架吊下即可。

縱梁通用料架吊運至存放平臺后，直接進行彈簧裝掛作業。縱梁自動化存放平臺由PLC程序控制，工人在裝掛完一根縱梁后，存放平臺就會自動下降（使裝掛完的縱梁脫離料架），然后平移使下一根縱梁正對彈簧，再升高到彈簧裝掛位置，整個過程只需要工人按一次按鈕。同樣在完成第一層縱梁裝掛后，程序會自動切換到下一個流程，從而實現縱梁無磕碰自動化上線，整個過程無拆垛作業，由于平臺可升降，工人在裝掛彈簧時不用使勁下拉，困難作業消除。

2 應用效果

（1）此裝置為國內首套用于多品種車架縱梁混流上線裝配的自動化上線系統。解決了過渡期車架混流生產的難題，為新工藝的推進和研發提供了有力的保證，也給后序車架裝配工藝改進提供了方向；

（2）此裝置對現有新老裝配工藝進行融合，老裝配線在很小的投資改造后可在同一條線上實現多品種縱梁混合上線裝配，在新品未商量前，提高了線體的飽和度，節省了人力物力，也更為經濟；

（3）除了實現車架裝配的混流生產，縱梁混流自動化上線裝置還保證了縱梁油漆件上線裝配質量。利用縱梁自動化存放平臺與縱梁通用料架結合的方式，避免了縱梁在裝掛過程中的磕碰，提升了整車質量；

（4）縱梁自動化上線平臺及控制程序的開發與應用，提高了縱梁上線裝配的自動化程度，既消除了困難作業，又提高了生產效率；通過PLC控制，電器箱具有開門斷電功能，帶電外露部分設有防護板，杜絕了觸電傷人事件[2]。

3 結束語

面對競爭日益激烈的市場需求，整車的油漆質量一直是客戶關注的重點，車架“先油漆后裝配”工藝將是商用車未來的發展方向。本文闡述的裝置，很好地解決了車架裝配過渡時期的車架縱梁多品種混流上線難題，為新工藝的推廣提供了有力的保障。在成熟的車架裝配線，只需少量的投資，就可以實現不同狀態的縱梁混合上線，同時兼顧自動化，解決困難作業，提升效率。其經濟與社會效益顯著，具有良好的應用價值。

[1] 王治富,付偉,邵穎斌.解放卡車車架裝配線工藝技術改造[C]//十省區市機械工程學會科技論壇暨黑龍江省機械工程學會年會. 2007.

[2] 王祥.淺述重卡車架裝配線工藝及設備[J].工程建設與設計,2010, 000(009):89-90.

[3] 謝巖.卡車車架鉚接工藝發展趨勢淺談[J].改革與開放,2012(2):178.

[4] 王祥.淺述重載貨汽車架裝配線工藝及設備[J].工程建設與設計, 2010,(9):89-90.

Research on automatic on-line device of commercial vehicle frame longitudinal beam based on multi-variety mixed flow production

Ma Lin, Chen Zhao, Wei Mingfei

( Vehicle Factory of Dongfeng Commercial Vehicle Co., LTD., Hubei Shiyan 442001 )

This paper analyzes the frame assembly process, this paper expounds the way of commercial vehicle frame longeron on-line assembly technology requirements and characteristics of the introduced a kind of based on many kinds of mixed flow production under the condition of commercial vehicle frame girder automation on-line device, implement the frame longitudinal beam without paint, paint a mixed flow automation online, in ensuring longeron paint protection at the same time, reduce loading hang workers, improve the flexibility of the existing frame assembly line and production rhythm.

Automation on-line; Frame assembly; Multi-variety flexibility; Commercial vehicles

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.04.039

U463.32

A

1671-7988(2021)04-130-03

U463.32

A

1671-7988(2021)04-130-03

馬琳（1985-），女，碩士學位，就職于東風商用車有限公司車輛工廠，主要從事車架及整車裝配工藝工作。