淺談柔性車身生產線的改造開發——微型客車N107&N108柔性車身共線生產的技術改造

高穎閣，蔡小平，李 飛，史 敏，鄒春榮

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳 州 545007）

上汽通用五菱汽車股份有限公司主導產品N1五菱之光/五菱揚光客車，自上市以來，以其美觀大方的外觀造型、寬敞實用的內部空間以及優良的性能，贏得了廣大用戶的青睞，產銷量逐年攀升，成為單一車型過百萬的車企。N107車是上汽通用五菱公司生產的“五菱之光”、“五菱揚光”系列微型客車年度車型。為了滿足日益增長的市場需求和適應市場變化，公司開始開發N108年度車型。

N108是在N107車的基礎上，將前車體的結構進行更改，及車架增加一些新增配置的懸掛。為縮短工裝開發周期，使新產品盡快上市，并且降低成本，根椐制造策略，N107、N108兩種車型并行生產，且要共享一條生產線，進行柔性生產，生產節拍要求達到35 J/h。為了滿足這種需求，必須對原來的N107車身生產線的工藝和工裝進行柔性化改造。

N107與N108都是屬于公司N平臺上開發的年度車型，下車體的車架總成沒有發生很大變化，車架下面定位工藝孔沒有發生變化，整個生產線的前后大梁定位和自動輸送線，經過適當合理的改造后，能適應柔性生產線的需要。這是根據制造策略來改造N107生產線為N107&N108柔性生產線的基礎。由于N108是在N107車的基礎上，將前車體的結構進行更改，及車架增加一些新增配置的懸掛，所以N108是在N107車的基礎上，將前車體的結構進行更改，及車架增加一些新增配置的懸掛。所以，要實現生產線的柔性生產且保持生產節拍不變。

經過對N107生產線的焊裝工藝及每個工位工裝（包括自動輸送線）的詳細了解和深入分析，并結合原有生產節拍，制定出N107生產線需要改造的工位（見圖 1）。

圖1 柔性生產線改造工位示意圖（斜黑體是需要改造工位）

此次技術改造的要點和難點，在于怎樣合理安排N108改變零件總成在生產線上的焊裝順序及相對應的工裝改造。

1 兩種前隔板實現柔性生產及輸送上線

（1）由于前隔板總成發生了變化，原有下車體50#的N107定位工裝，不能應用于N108定位（見圖2）。經對兩者對比，兩者的主定位工藝孔位置沒有變，只是輔助定位工藝孔發生了變化；兩者前隔板Y平面的定位面有一部分是一樣的，選擇合適的位置，選用合適的定位機構，能夠保證用一套定位塊，來給兩種前隔板定位。就考慮將工裝的主定位銷設計成兩個方向可調的固定機構，將輔助定位銷設計成帶導向汽缸驅動的活動銷，焊裝不同車型時伸出對應的定位銷。設計的柔性機構見圖3。

圖2 N107車型用前隔板定位夾緊機構

圖3 N107&N108柔性前隔板定位夾緊機構

其工作過程為：焊裝N107時，N107車型對應的氣動定位銷伸出，N108車型對應的氣動定位銷縮回，首先N107的零件前隔板總成預裝到位，前后大梁定位夾緊單元定位夾緊下車體，左右柔性前隔板定位工裝推進并夾緊（兩個定位銷起導向定位作用），焊接。

焊裝N108時，108車型對應的氣動定位銷伸出，N107車型對應的氣動定位銷縮回，首先N108的零件前隔板總成預裝到位，前后大梁定位夾緊單元定位夾緊下車體，左右柔性前隔板定位工裝推進并夾緊（兩個定位銷起導向定位作用），焊接。此時N108輔助定位銷伸出，N107輔助定位銷縮回

（2）N107前隔板總成上線是自動輸送上線，其吊點是由3點起吊。由于N108前隔板結構改變，其兩側只剩下兩個定位工藝孔，不能用來起吊，否則工藝孔變形，影響該工位前隔板定位這三點起吊方式已經不適用。經過對兩個前隔板總成的結構分析，且從安全操作角度出發，將起吊點變為（如圖4、圖5所示）起吊兩點，并采用安全帶的扣環為釣鉤，防止脫落，保護下面操作人員安全。同時可以節省掛第三點吊鉤的時間，減少非增殖時間。

圖4 柔性N107前隔板兩點起吊

圖5 柔性N108前隔板兩點起吊

2 新增彎梁加強板焊接的工位布置和工裝結構設計

（1）根據制造策略，N107生產線改造能生產N108，不能新增拼臺，必須在原有拼臺上面改造。新增零件的焊裝，必須前后大梁定位單元將下車體夾緊定位后進行，且本著低成本、高效率的原則，將新增工裝安置到有前后大梁定位單元的下車體70#。工序是在下車體70#運用新增工裝，將N108新增彎梁加強板焊接左右各6點定位焊接，剩余焊點放在下車體80#補焊，就能達到預定生產節拍。

（2）由于N108新增彎梁加強板的位置，在前大梁定位單元的上方，增加了彎梁加強板的推拉定位機構單元后，上部空間已經沒有前大梁定位單元的位置，壓板外翻轉式結構不能使用；輸送線又是聯動擺桿液壓拉動式，在其升降前后運動的范圍內，不能有干涉其運動的物體，車架下面能夠使用的空間很少，沒有辦法用傳統定位夾緊單元來定位夾緊前大梁。經運用重新設計的汽缸驅動力外延及壓板內翻轉式定位夾緊單元，來定位夾緊前大梁（見圖6），從而保證在有限空間內，實現前大梁的定位夾緊。汽缸驅動力外延及壓板內翻轉式定位夾緊單元詳圖見圖7。

圖6 汽缸驅動力外延及壓板內翻轉式定位夾緊單元

圖7 汽缸驅動力外延及壓板內翻轉式定位夾緊單元

（3）N107和N108都能使用汽缸驅動力外延及壓板內翻轉式定位夾緊單元，來定位夾緊前大梁，保證前大梁定位夾緊的柔性。對于新增彎梁加強板的推拉定位機構單元，N108焊接時，大汽缸將彎梁加強板的推拉定位機構單元推進（見圖8）；N107焊接時，大汽缸將彎梁加強板的推拉定位機構單元拉出（見圖9），不影響N107的焊接。從而保證此工位的柔性。

圖8 N108焊接時推拉定位機構單元推進

圖9 N107焊接時推拉定位機構單元退出

3 下車體50#、70#工裝的電路與氣路控制

（1）下車體50#是前隔板柔性工裝定位，需要依靠電、氣控來控制N107、N108輔助定位銷的伸縮互換；下車體70#是部分重新設計的工裝，一部分工裝只是使用于某一款車型，也需要不同的電、氣控來控制。

（2）如果將下車體50#、下車體70#電、氣控加到整條線一起實現自動控制，改造工作量比較大、操作復雜、成本比較高。本著低成本、高效率的原則，將兩個工位更改部分的工裝由手動氣路控制，分別增加左右各3個按鈕，一個是“N107/N108切換”，一個是“工作開始”，一個是“工作完成”（見圖10）。實踐生產表明，應用的效果很好。且在下車體50#的前隔板柔性工裝上面增加一個接觸開關（見圖11），其功能是防錯，當預裝的前隔板不是車型上需要的時，接觸開關連接的電控就會顯示出錯，生產線就會停止。

圖10 手動氣路控制按鈕面板

圖11 下車體50#接觸開關

（3）由于現場改造使用的電、氣控元部件，都是利用公司其他項目沒有使用完的元部件，沒有專門采購，又節省一筆成本開支。

4 新零件與舊工裝避免干涉實現柔性共享

這個干涉問題牽涉的工位有下車體20#、30#、50#、70#及總拼20#、40#這4個工位。由于車身此部位結構復雜、空間狹小，對工裝布置很不利。經過對新零件及舊工裝（見圖12）分析研究，將原有工裝設計成如圖13所示結構，達到前大梁定位要求，且保證N107與N108在此工位柔性共享。

圖12 原N107車型用前大梁定位單元

圖13 N107&N108車型柔性前大梁定位單元

5 改造的成果

（1）改造成本低。整個改造總花費不到100萬元人民幣。

（2）改造用時短。整個工程改造時間沒有超過4個月，而且都是利用不占正常生產計劃的周末、節假日時間，沒有影響公司的產銷計劃。

（3）效率高。N107&N108柔性生產線，切換簡便，可以實現兩種年度車型隨時切換，利于公司根據市場實際產銷情況隨時調整每種車型的生產計劃，滿足市場變化的需求。

（4）經濟效益。節約生產線的投入成本——新建一條生產線的投入約需1 600萬元（包括土建B+U、焊接設備、輸送系統、工裝夾具及配套水氣路等等）。本改造項目綜合節約經濟成本為

1 600萬元–100萬元＝1 500萬元。

以上計算，并不包括其他的成本（如場地占用、物流成本、輔助材料、工具、能源等成本）。

6 結束語

完成的本項目，主要應用于N107&N108年度車型柔性生產線技術改造，實現短周期、低成本、柔性化、高價值的SGMW的制造特色，適用于大批量的微型商用汽車的生產，具有很大的實用與推廣價值。

通過對原生產線上的裝焊工序的布置和對新車型的結構重新進行分析研究，以及對新車型的結構進行裝焊工序的對拼臺工位工裝的合理改造，對相應的焊接設備適當增減，來實現生產線的年度車型柔性生產，改變過去公司年度車型對生產線垂直切換的做法。提供了一種新的柔性生產線的改造模式。

隨著汽車行業之間競爭日趨激烈，生產資料的物價上漲，生產每輛汽車的凈利潤越來越少；而且汽車銷售市場的劃分逐漸細化，汽車廠家需要開發不同的車型，來滿足市場的不同需求。而對于有限的生產線來說，需要盡可能地施行柔性生產，為適應市場需求生產出盡可能多的車型。

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