重卡變速器智能裝配線的研發及應用

秦龍龍 姚理木

摘 要：汽車產業發展水平是衡量一個國家工業化水平、經濟實力和科技創新能力的重要標志，而汽車工業發展的重點在于汽車動力總成等關鍵零部件技術。國外先進的汽車制造企業多擁有汽車傳動系的自動化加工線和裝配線，裝配工藝標準明顯高于國內，生產自動化程度高，產品的裝配精度高、噪聲低、壽命長。尤其在工藝與設備緊密相關、管控技術高度集成、多學科應用加速融合的總成裝配領域，我們與先進國家還有一定的差距。我公司作為我國汽車變速器行業的領軍企業，企業整體實力已經遙遙領先國內競爭對手，但是與世界一流企業相比，我們的裝配生產線的自動化水平以及裝配過程中的檢測手段還存在明顯差距。研制開發更高科技含量的汽車傳動系制造與裝配技術和設備已經刻不容緩。在此情況下，本文重點介紹了我公司計劃投資研發建設一條高標準的重卡變速器總成裝配線的技術方案設計、項目實施過程中先進的技術應用以及關鍵技術點。

關鍵詞：重卡;變速器;裝配線

1 生產線技術要求

1）裝配線滿足生產綱領及節拍要求;2）關鍵工位實現自動化無人操作，依靠自動化裝備保證產品質量;3）工業機器人、螺紋擰緊、自動涂膠、總成噴涂等多種技術集成式應用，提高整體工藝水平;4）加強對關鍵質量點的控制，全面實現軸承在線壓裝，螺紋扭矩精確控制以及變速器總成下線檢測過程的自動化;5）設計合理的精益生產模式的零部件配送方式，零件自動抵達各裝配工位，全線實現單臺配送;6）應用裝配過程管理與控制系統，實現生產信息化管理，提高產品裝配過程和質量控制;7）整條線采用行業前沿先進技術，國際先進國內領先;8）要求多品種混線生產，快速換產，整線采用多種防錯設計技術，保證產品裝配質量;9）整線安全環保噪音低，達到安全環保及噪音標準各項指標。

2 生產綱領要求和廠房條件

2.1 生產綱領和節拍

產品：高端輕量化雙中間軸變速器總成。

綱領：生產變速器總成12萬臺套/年。

工作制度：300天/年，每天2班制，每班8小時。

設備利用率：85%。

生產節拍：85%×300×2×8×60/120000=2.04（min）為122秒。

2.2 生產線廠房技術條件

占地面積：6000m2。

廠房地坪承載能力：50kN/m2。

廠房高度：8.4m。

廠房濕度：≤95%。

廠房溫度：5℃～25℃。

壓縮空氣壓力：0.4～0.6MPa。

工業用水壓力：0.1MPa。

供電參數：AC380V±10%;50Hz;三相五線制。

3 生產線總裝線方案設計與選擇

根據生產線技術要求、生產綱領要求及廠房條件，進行生產線方案設計。經過考察及調研，目前國內外汽車零部件總裝配線的結構形式主要有四種：手動裝配小車線、積放式動力輥道線、AGV（RGV）智能引導裝配小車線及懸臂式智能機械手裝配線。手動裝配小車線低端落后，直接排除不予考慮。下面我們重點對比后三種變速器總裝線線體的特點：生產線設計方案介紹：1）總線采用國際先進的J-hook懸掛式機械臂結構，具有自動運停，翻轉，升降，精確定位，注重人身安全等功能;2）機器人智能裝配：全線配有多臺六自由度機器人，分別實現自動涂膠，中間軸、二軸和上蓋自動上線自動裝配，減少了操作者的勞動強度，實現自動化，提高產品質量;3）軸承全部采用專用非標壓裝裝配。解決了軸承敲擊和磕碰而產生的質量問題，批量生產中產品質量大幅度提高;4）將機器人技術和電動擰緊系統相結合集成開發了柔性自動擰緊單元和自動擰緊機，實現了幾大接合面螺栓自動擰緊，后蓋法蘭盤螺母擰緊采用自動擰緊技術;5）首次采用了國際先進的控制、通訊等技術，多個工位采用智能化、無人化、精密化裝配單元，實現了真正的智能裝配操作;6）高檢測低廢品率，成品廢品率≤0.5%，檢測誤判率≤0.5%，在線測量精度≤0.05%;7）裝配線布局完善，符合裝配工藝要求及生產節拍;8）裝配設備布局合理，符合人機工程學的要求，裝配工人操作便利，有效提高裝配效率;9）滿足安全環保要求及噪聲指標。

4 項目實施技術要點及難點

1）總裝線采用的空中智能自動懸臂結構機械臂技術，可以實現自動高精度行走、升降、旋轉、翻轉等工位動作。填補國內技術空白。實現了國產化，即提升了國內民族工業的技術水平，又為企業降低了設備投資成本;2）機器人技術的大量使用也是該項目的一大亮點，我們對機器人技術沒有進行簡單的單一功能使用，而是把機器人技術與擰緊機技術及其他功能設備整合集成應用，使機器人的功能發揮更大的作用，多工位實現了智能化、自動化、無人化生產;3）全行業首次實現所有軸承在線壓裝。雙中間軸重型變速器總裝軸承的壓裝一直是困擾企業的一個技術難題，我公司從最開始進行技術改造，并經過三次技術升級改造，軸承壓裝效果一直不太理想。最主要的難點在于要實現軸承壓裝，要同時實現對軸系、殼體、以及軸承同時定位，往往不能同時兼顧。在該項目中，我們創新性的提出，對變速器殼體增加工藝定位孔，從而實現了軸系、殼體、以及軸承同時定位，采用專用非標在線壓力機實現了自動化壓裝;4）采用中間軸臥式自動壓裝中間軸軸承壓裝機包括五套液壓油缸，可實現左右中間軸4個軸承的同步壓裝。依靠變速箱箱體定位銷和浮動工作臺機構實現箱體定位，依靠上下壓頭的頂尖機構實現待裝中間軸的精確定位。壓機功能完備，操作簡便，原理可靠;5）該項目中的車間管理控制系統、工藝電子看板等軟件應用也是一大創新亮點。裝配線定扭擰緊機、自動壓裝機、變速器總成密封測試設備等均實現了控制軟件集中控制，工藝參數監控以及存儲追溯等;6）物流配送：實現了空中智能運輸物流系統，采用立體配送及空中機械手裝配等方法，占地面積減少50%;7）總成測試：變速箱總成測試設備開發專用程序控制，試車設備強制試驗關鍵技術測試點，保證總成出廠質量;8）人力資源：該項目與同類項目比較，操作工人數減少了30%。

5 結語

由于制造裝備的先進性，該裝配線生產的產品，換擋性能、噪音、故障率等各項指標明顯高于同行業其他廠家水平，該裝配線總裝效率提高了20%，工人勞動強度低，產品故障率以及售后維修保養成本降低了30-40%，受到客戶的普遍好評，為企業贏得了很好的社會效益。

參考文獻：

[1]李柏林.面向智能制造的生產控制系統研究與應用[D].2019.

[2]張政.智能工廠生產線的設計與研發[J].內燃機與配件，2019（12）：220-221.