解放卡车驾驶室内饰装配线工艺设计.pdf

解放卡车驾驶室内饰装配线工艺设计王治富、李丽芹、静营一汽解放汽车有限公司技术发展部摘要：本篇论文所写的驾驶室内饰装配线是一汽解放公司中重型卡车长春基地总装项目重要设备，该设备承担着驾驶室内外饰零件装配主要任务。本篇论文详述了内饰装配线设计主要参数的确定（车位长度、工位密度、在线车位数、装配线链速调整范围、装配节拍、装配线宽度）以及装配线设计思路。关键词：地拖链、支撑方式、挂点分析、台车设计前言该装配线（2 条）承担着解放卡车长春基地年产 12 万辆驾驶室内饰后总成的任务。由于产品种类多（从 80 年代的长头驾驶室、平头 J4J5 以及项目建设过程正在研发的 J6驾驶室），结构差异大（从单排、一排半、宽体、窄体），采取何种装配线能够适应多品种驾驶室支撑装配需要，成为本次新建内饰线的难点。以往驾驶室装配多采用板式链或简易台车，但其对多品种适应性差。而轿车装配采用的滑橇线和悬链结构也同样存在该问题。在方案论证初期，作者与项目人员一同到德国 MAN、荷兰DAF和在比利时的 VOLVO 等知名工厂进行调研，同时对国内的卡车生产厂家进行了考察。结合国内外经验和本公司的实际情况。与设计院和生产厂家共同研发了适应解放产品特点的地拖链小车结构形式的装配线，从 2005 年投产以来，该设备运行平稳，故障小，满足了解放公司大批量、多品种装配需要。其优点主要体现在：1.可根据装配空间的需要，随意调整车位长度；2.小车配有多个插孔，通过调整支杆位置、变换支杆可适应目前所有产品，并为新产品预留空间。本次设计，吸取了传统做工艺方案时对物流考虑偏少的问题。在方案过程充分听取了物流人员的建议。为此在线旁留有足够的工位器具区和物流通道。1.内饰装配线规划任务书1.1 产品种类和年纲领规划年总纲领：中重型驾驶室 12 万辆驾驶室种类和纲领：长头驾驶室年纲领：2 万辆；J6驾驶室年纲领：5 万辆（2007 年解放 J6驾驶室实现年纲领 10 万辆）；现生产平头驾驶室系列年纲领：5 万辆；1.2 驾驶室生产逐年变化表2.产品结构特点分析2.1 驾驶室外轮廓尺寸汇总中重型驾驶室平头车驾驶室长头车驾驶室产量:1 0 万辆改前脸(E 1 4 9)2 0 0 2 型(-2 4 0)超级重型 (F P)2 0 0 5 型长(m m)1 9 3 5宽(m m)高(m m)2 3 0 01 9 1 01 9 1 0 (普顶)1 9 3 52 3 0 02 3 1 0 (高顶)1 9 3 01 9 3 52 4 1 02 2 3 5 (普顶)1 8 4 7 (单排)2 2 5 02 4 6 2 (一排半)2 6 7 0 (双排)2 4 9 02 8 0 0 (高顶)基本型卧铺2 1 3 41 5 7 51 9 7 52 1 3 41 4 9 31 4 9 3产量:1 2 万辆产量:2 万辆2.2 驾驶室重量汇总序号品种重量（K g）1J 6 高顶宽体8 6 02J 5 P 新高顶6 2 03J 5 P 普通高顶5 7 04J 4 系列(F K)4 5 55J 4 系列(F M)5 1 52.3 驾驶室支撑和吊挂点分析2003年 2004年 2005年 2006年 2007年FK1.41.31.30.880.6RK3332.72.4FM9.89.57.094.62.44FP1.321.841.70.6FM1-SL 0.220.6FM1 0.31.282.38FP12.465.036.06合计15.5215.6415.8515.3114.482.3.1 驾驶室支撑方式的选取要结合以下几方面考虑：?选取的支点一定不是在装配线装配的部位，也不能影响其它零部件的装配，一旦避不开，要想办法在驾驶室上线前后下线后装配。比如，平头驾驶室选取的铰接轴端头需装配铰接软垫，而此位置极适合作为支撑点，故工艺调整，将该件移到内饰底部作业装配。?选取的支点强度要好，避免造成支点变形、损坏，影响后续零部件的装配；同时也容易发生安全事故。?支点选取不能小于 4 点，各支点位置要尽可能拉开。这主要是考虑驾驶室内饰装配特点（操作者环绕驾驶室或进出驾驶室装配），支点间距太小或太少，容易造成重心偏移。使驾驶室从支撑位置脱离倾覆。?要充分考虑操作者的装配位置，操作者进入驾驶室室内是否轻松，装配高度是否合适，是否有足够的装配空间。这是因为，一旦设备定型，操作人员要天天与设备接触，所以要充分考虑操作者的需求和安全需要。2.3.2 驾驶室挂点分析由于驾驶室需要多种工艺（冲压、焊接、涂装、内饰）才能完成最后总成，在各工艺之间以及各工序之间需要多次进行驾驶室的转接。所以说，对于产品，它需要有多个支撑位置。国外的吊具结构较为复杂，这与产品特点有关。解放卡车驾驶室选取的吊挂点主要是门洞，原因有：?门洞 X 方向长度包含了驾驶室重心，而且门洞左右对衬，此位置吊挂驾驶室比较平稳。?门洞由多个零部件组成（顶盖、门上梁、侧围等），强度好，不易变形。?空中下来的吊具，距离此位置最近，可尽最大可能降低吊具与车体接触的面积，从而减少磕碰划伤的几率。?吊挂此位置，吊具结构设计简单易行。?各种产品此处变化较小，有利于提高吊具对所有车型的通用性，这点尤为重要。3.内饰装配工艺分析3.1 代表产品装配工时统计3.2 装配零件特点分析涉及驾驶室支撑高度的零件装配?手动阀装配变速操纵杆和刹车阀?目前平头驾驶室前踏步边梁距板式链的高度车型t实际操作（分）t技术等工（分）实际工位数流动工位合计装配线426.153.313016146分装41.95.213215CA1112P1K2L2合计46858.514318161装配线453.956.713717154分装26.73.39110CA1160P4K2L5合计480.66014618164手动阀附带输气管总成在中地板的下部用螺母将手动阀的弯管接头（3 个）固定到中地板上。注：装配弯管接头时，为防止螺母紧固造成弯管接头旋转，软管打死折。装配驾驶室内部的管接头时，要用用装夹固定。目前平头驾驶室的变速操纵杆和刹车阀是在总装 2 楼板式运输链的地沟工位完成的。现场作试验，将变速操纵杆和刹车阀拿到车身驾驶室内饰板式运输链上装配，装配空间虽然紧张，但可以装配。变速操纵杆总成?驾驶室装配间距3.3 装配工序卡根据驾驶室项目建设质量目标和工艺目标，为保证产品质量（装配扭矩、气密性、电器质量等），先后投入了新设备和工装。并要求重点部位的扭矩装配后用预置扳手复紧等工艺要求。针对此情况，分别选取了代表车型作为装配线工艺排布的依据，先后编制了平头 J4 的 240 系列工序卡、解放 J6 工序卡以及长头单排工序卡。此工序卡的编制可作为今后装配线车位数、链速等设计的依据。3.4 线旁零部件存放区确定线旁零部件存放区设计与零部件包装形式、工位器具设计、物流配送方式等有直接关系。本次工艺设计，主要考虑该存放区能够满足体积大零部件（高架箱、仪表板总成、卧铺、二层卧铺、顶盖护板、前风窗玻璃、前围外板等基本与驾驶室等宽的零件）存放所需的空间。为此工艺与物流商定，装配线两侧零部件存放区宽度为 2.5m,同时为避免过多的大总成集中在一起装配，工艺对装配顺序进行了调整。使得线旁零部件存放区基本可满足本工位装配零件周转所需空间。4.装配线工艺参数确定4.1 车位长度确定车位长度是指装配线上相邻两工件之间的距离（此距离一方面用于保证工件之间有足够的安全空间、避免工件相互碰撞，产生质量缺欠；另一方面，此距离用于操作者进行工件前后作业面100的装配）所以说，车位长度是由工件自身长度加上操作空间来确定的。由于此长度往往是装配线长度设计的最小单元，直接影响装配线的长度，不仅带来设备投资的变化，而且也将直接影响装配线的结构和形式。因此，在装配线设计过程尤其关注此参数。内饰装配线在此参数设定过程，首先选取代表车型，并按生产纲领进行了节拍设计，编制了各工位的作业文件。在图中标出操作人员装配位置，结合人机工程和现场实测，确定了操作者各种装配姿态所需的空间，为避免因个别零件尺寸大，装配所需空间大的特例，在工艺安排上，适当调整装配位置。4.2 装配节拍分析（装配链速确定）装配线类型线长（M）车位数节拍（分/辆）优点缺点长 头 驾 驶室及车头83186.62长头,平头平 头 装 配线268762.81.设备投资最少2.工时损失最少1.总装线也需与之对应2.无法混流生产3.要求厂房狭长需两端送货38（长）2.94两条装配线双混长头平头18452（平）3.54可适应总装的任何生产组织1.设备投资较少2.混流生产损失工时最大38（长）2.74长平头混185.553（平）3.5长平头混,平头平头181513.61.设备投资较少2.可满足平头车的生产1.无法满足总装两线同时生产2.长头车（需建储）3.混流生产损失工时较大驾驶室(长)58197.32车头31187.32驾驶室(长),车头,平头平头268762.81.无工时损失2.设备投资较少1.必须建储保生产2.无法混流生产3.要求厂房狭长4.需两端送货34（平）5.6三混13227（长）4.241.可适应总装的任何生产组织2.有利于物流 设备投资最大长头83186.62长头,两平头平头145.5414.56设备投资相对较少无法满足总装长头车生产（需建储）58（平）3.15长平混204.543（长）2.6长平混,两平头平头129.5375.1工时损失较少1.能满足平头生产2.装配线较长37（平）5.1长平混132.527（长）4.24三条装配线两长平混,平头平头129.5375.11可适应总装的任何生产组织2.有利于物流3.有一定的工时损失设备投资较大节拍=(工人年时基数工作指数60)/年纲领/装配线数量4.3 装配线宽度确定装配驾驶室总成宽度，以最宽驾驶室（考虑国家法规项，驾驶室白车身宽度不超过 2.5m）为设计依据,同时兼顾在装配过程，驾驶室车门展开所需空间，车门开启角度最大 90，车门宽度为 1m,这样驾驶室完全展开宽度为 4.5m.人员往来所需空间。一方面要保证留有工件运行的安全空间，装配过程操作者正常操作的空间，充足的空间有利于保证质量，避免人员出入时要时刻小心与周围的障碍物碰撞，所以说，足够的空间有利于保证产品质量和提高生产效率，使操作者全心全意的投入到装配中去，为了这个目标，新总装内饰在设计过程，大量采用电动工具，避免了气动工具进入驾驶室室内时压缩空气管对操作者的羁绊。同时为了考虑线旁零件存放的空间，内饰在设计过程留有 2m 的器具存放区，基本满足了物流的需要。4.4 装配线长度确定装配线的长度直接与设备的投资、结构等相关。合理确定装配线长度，在总装内饰中采用了多种方法，公式演算、类比法等，一方面要留有一定的空间，留待后期产品增加，另一方面，有待于生产节拍的提高时，合理的工位布置。通过对代表车型工时统计，编制工序卡，将新总装的新思想合理应用其中，包括增加的检测工位等。5.各种形式装配线结构分析5.1 板式运输链驾驶室支撑方式平头车改前脸驾驶室、超级重型驾驶室（FK、FM、FP）采用目前的支撑驾驶室铰接轴和后横梁方式，；2005 型驾驶室采用支撑驾驶室悬置孔，用过渡板来适应驾驶室长宽的两种变化；长头车驾驶室采用面支撑。5.2 摩擦滑橇线摩擦式滑橇优点：操作人员可站在滑橇上，与驾驶室同步进行装配，该特点适用于链速快（比如轿车）缺点：价格高，不利于间距调整，目前从国内外考察看，均没有采用此种方式进行驾驶室内饰装配。该装配线广泛应用于轿车行业，由于轿车车体长度变化小，支点变化小。5.3 磁力小车磁力小车特点：小车上不同位置设有多个踏板，方便操作人员的装配。小车间歇式工作，到达装配工位后，小车停止，作业人员根据装配特点，将驾驶室举升到合适的位置。完成工作后，小车自己前行。磁力小车优点：具有自行功能，灵活性较大。工艺调整方便。缺点：造价昂贵，适用于产量低，变化复杂的驾驶室车型。5.4 地拖链小车这种装配线由一条驱动链来带动置于地面轨道的小车，小车上支撑驾驶室车体。小车与链条的连接靠插销，可以很容易地把小车与链条连接和分开，因而很容易变换小车的间距。其优点：操作接近性好，驱动阻力小，能耗低，对产品品种变化适应性强，但台车投资大，需要解决台车的返回问题。5.5 垂直地面链和水平地面链分析垂直积放链与平面环链的优缺点比较序号垂直积放链平面环链备注1可根据驾驶室长短不同，调整支架小车的间距原则上支架小车的间距不调整，以最大的间距来固定在线车位数。垂直积放链比平面环链更能有效的利用装配线的长度2线旁工位器具和通道下没有地沟盖板线旁工位器具和通道下有地沟盖板平面环链线旁的盖板必须考虑工位器具倒换、通道上车辆行驶时对盖板产生的不利影响，同时不利于维修。3结构复杂，造价高结构简单，造价低投资少，可靠性好4链速 1.03m/min通过提高链速（由 1.03m/min提高到 1.18m/min），保证生产节拍（3.4 分/辆），来完成 12万辆的生产纲领。从目前车身平内装配线的链速 1.17m/min（每小时生产 20辆）看，各工位装配影响不大。5如节拍为 3 分/辆时，长头驾驶室的小车间距调整到 3m，链速为 1m/min，基本不用调整，各工位装配时间充足。如节拍为 3 分/辆时，链速达到1.33m/min。达到 1.33m/min，相当于目前平内装配线每小时生产 23 辆驾驶室，个别工位装配收影响。从能力提升角度，垂直积放链比平面环链有优势。6维修工作量大维修工作量小7相对于平面环链，垂直积放链距离短，负重小一条环链牵引内饰驾驶室及返回台车，负重大，距离长，容易造成链节损坏，影响使用可靠性。8通过快速返回链，尽可能减少台车的数量台车固定在环链，地下返回台车数量高于地面工艺装配需要的台车数，台车使用率降低，造成浪费。9通过改变台车的间距来保证通过提高链速来保证生产节拍平面环链比垂直积放链操作生产节拍者劳动强度增加结合我公司的产品和规划任务书中所要求的通过产品进行分析，产品种类多，支点变化负责，板式运输链不适合，而摩擦式滑橇不利于工位的调整，设计时只能按最大空间尺寸设计，将造成空间浪费，线短不利于产能的提高，线长将造价提高，电磁小车造价昂贵，不适合我公司的经济状况。综上所述，我们需要的装配线大致是这样的：?可适应多品种驾驶室?驾驶室之间的间距可根据需要进行调整?支撑驾驶室的支杆要随设备运行，不再单独倒运。?设备造价要低。?选用地拖链小车较为合适为此工艺对目前所要通过的所有产品可作为驾驶室支点的部位进行统计分析，并选取合适支点。选取支点的条件，要保证产品不变形，重心不偏离，人员操作过程无危险，驾驶室起落要方便易行。6.驾驶室地拖链设计6.1 驾驶室台车设计台车概述：采用一体台车，长 2m，宽 2.5m，台车台面距地面高度为 0.2m。驾驶室支撑方式采用活动支撑杆，通过插拔支撑杆来实现所有驾驶室装配的支撑需要。暂时不用的支撑杆随车存放在器具盒中，盒上部用平板覆盖，与台车台面一平。（台车台面示意图如下）驾驶室产品概述（按支撑点位置分类）1、现生产平头驾驶室有 3 种车型，用一组支撑孔和支撑杆即可满足（图一）。3412 （图一）（图二）2、解放 J6驾驶室有 4 种车型，用 4 组支撑孔和 1 组支撑杆来实现支撑需要（图二）。3、长头驾驶室有 2 种车型，用 2 组支撑孔和 1 组支撑杆实现支撑功能（图三）。12（图三）6.2 地拖链结构设计小车与地面牵引链采用插销连接，在装配线的末端，装配线与驱动站呈一定角度倾斜，小车在牵引链作用下，可牵引到辊床。当辊床传感器，辊床上的滚轮开始向前转动，小车梁受摩擦力开始前行，到达制定位置后，辊床停止，驾驶室通过空中自行小车调走，操作者发出信号后，辊床启动，与事先等待的升降机对接，升降机辊床也同步转动，空台车在辊床摩擦力的作用下，送到升降机上。升降机落下，与地下返回段对接，升降机上辊床反转，将空台车送到地面返回链开始向前6.3 地拖链电控设计装配线两端设有升降机（含两台辊床和两台电机），由一台 10KW 电机实现装配线牵引，滑橇快速返回链（由 3 段返回链电机构成），整个设备采用 PLC 控制。6.4 驾驶室工艺流程设计将涉及装配线上下料，如何与其它设备对接，以往在老区，落驾驶室时，为了保证驾驶室准确落到板式链支杆上，每次都停下装配线，造成整线时行时停，给装配线上操作者带来不适，在新区设计中如何避免该问题的产生呢、地拖链小车在驾驶室漆壳落到台车后，在与装配线挂接，这样即可以保证落驾驶室时定位，又不影响装配线的正常运行。在驾驶室起吊位，通过快速辊床，当小车与装配线的接近开关时，辊床快速启动，使小车脱离装配线，到达指定位置停下，利用自行小车将驾驶室吊往底部作业。驾驶室上线工艺过程示意图 推车机将小车推离升降机台面；前 2 小车在推车机的作用下向前移 1个车位；操作者将落完驾驶室的小车用销轴与地拖链连接。推车机复位；升降机下落；操作者根据车型调整 1 车位的驾驶室支撑杆；在 2 车位开始落驾驶室；3 车位的小车在地拖链的牵引下前行。地下积放的小车送到升降机平台；2 车位完成落驾驶室的工作；3 车位小车继续前行。升降机将小车送到地面；2 车位自行葫芦上升回到轨道；3 车位小车继续前行。驾驶室上积放链工艺示意图重复下一个工艺循环 升降机下落，操作者将吊具吊到车门洞；小车升降机台面与地面一平；升降机将驾驶室转挂到积放链；推车机 1 将小车推到小车升降机的台面；推车机 2 运动到后小车的尾部，自动使小车的销轴与地拖链脱开 推车机 2 将小车快速送到小车起吊车位（根据车型不同，推车机将小车推送到不同的位置）；小车升降机落到地下，小车送到快速返回积放链；升降机的空吊具到达吊车位上方 操作者手控升降机的下降高度，并根据车型，人工调整吊具的宽度；推车机 1 返回到起吊驾驶室小车7.内饰装配线生产组织设计目前设计的驾驶室内饰装配线长度为 203m，按 4m 固定车位长度，在线车位数是 51 个。为满足底盘线生产节拍（中型车节拍为 3.5 分/辆），驾驶室内饰装配线的生产节拍定为 3.4分/辆。固定车位长度与车位长度可调方案进行对比：单一品种生产：解放 J6驾驶室不受影响；现生产平头车链速需提快，由 V=1m/min 1.17m/min，车位数由 58 个减少为 51 个，为在节拍时间内完成装配任务，需增加工位密度，从 2.4 2.7；长头车驾驶室链速由 V=0.9m/min 1.17m/min，在线车位数减少，节拍内完成任务，工位密度增加。混流生产：链速由在线装配工时最长的车型来决定，4m 间距在线 51 个3.5m 间距在线 58 个3m 间距在线 68 个由于车位长度不可调整，在线车位数固定，固定车位长度比可调整的车位长度损失工时更严重，以在线 1 台解放 J6 驾驶室，其余是长头车驾驶室为例，解放 J6驾驶室节拍为 3.4分/辆，链速是1.17m/min，车位长度是 4m，一小时下线 17.6 台（这时长头车驾驶室的节拍是 3.4 分/辆）车位长度是 3m，一小时下线 23.4 台（长头车驾驶室的节拍是 2.56 分/辆）从以上可以看出，固定车位长度通过增加工位密度、提高链速、增加随行小车等手段可以满足生产，但可调整车位长度比固定车位长度更有利于节省工时，提高节拍，组织生产和安排工艺。