王莉莉，覃京翎，曾庆文，郑志明，韦理颢

（1.柳州城市职业学院，广西 柳州 545036；2.广西汽车集团有限公司，广西 柳州 545007）

前悬总成作为汽车一个重要的零配件，前悬总成的质量关系着整车装配品质，前悬总成的生产效率关系着整车的生产效率，因此不断提高前悬总成的生产率，保证前悬总成产品的质量，是前悬总成装配线设计开发需要重点考虑的因素[1]。原有的前悬总成装配线存在自动化程度不高，前悬总成的关键参数——前悬外倾角是采取线下检测或者线下抽检，不能够保证前悬总成的质量，急需开发一条满足汽车智能制造高速发展要求的前悬总成装配线。

1 前悬总成的装配工艺介绍

前悬总成主要由前制动角总成、减震器、制动软管、传感器线束、紧固件等组成，如图1所示。

图1 前悬总成结构

前悬总成的装配工艺主要是要把前制动角总成、减震器、制动软管、传感器线束、紧固件等组件装配在一起得到前悬大总成。同时装配线上必须要考虑前悬的两个主要参数的检测，一个是制动软管的气密性检测，一个是前悬外倾角的检测。根据生产纲领需要，公司提出的整线生产节拍设计要求为≤78 s/件（≥46JPH）。装配线设计5道工序，各工序内容和实际生产节拍如表1所示。通过工艺设计，考虑瓶颈生产工序，整线实际生产节拍为57JPH，满足公司对节拍≥46JPH的设计要求。

表1 前悬总成装配工艺流程

2 装配线整体布局

前悬总成装配线包括旋转装配台、外倾角线外检测专机、料架、电气控制柜等机构。装配台共设置了5个工位，如图2所示，其中旋转装配台工位1到工位5的工序内容和表1的工序（OP10至OP50）一一对应，除了自动工位3以外，其他四个工位各配备一名操作人员。

图2 前悬总成装配线整体结构

3 旋转装配台

旋转装配台（如图3所示）是前悬总成装配线的核心部件，装配台上设置了5个工位，主要有旋转台、支架、定位机构、外倾角自动检测机、气密性检测仪、条码打印机、压紧机构等组成。整个装配台由4人/班操作，共设计了两种定位机构，兼容多个产品。

图3 前悬总成装配台结构图

3.1 定位机构

装配线上一个工位设置了两种定位机构，兼容两种产品的装配。定位机构（如图4所示）主要包括前制动角总成定位块、减震器V型定位块、支撑块、顶升垫块、调整机构等。其中前制动角总成定位块和减震器V型定位块可以根据不同的前悬总成产品更换，实现装配线柔性化生产。

图4 定位机构

3.2 旋转台

旋转台（如图5所示）由伺服电机带动小齿轮，小齿轮带动大齿轮，实现旋转台的转动功能。电机采用中达电通ECMA-EA1315SS型号的电机。为了旋转台的精确定位，在转盘上设置了RFID芯片，在支架上设置了RFID读写头，如图6所示。

图5 旋转台结构

图6 旋转台定位

3.3 气密性检测

制动软管气密性检测用的是COSMO RS-700A1M型号的检测仪，如图7所示。检测方法是利用差压法检测原理，COSMO检测仪向安装好的制动软管内充入空气，测量其内部压力变化从而检测是否有泄漏[2]。

图7 气密性检测仪

3.4 外倾角自动检测机

外倾角自动检测机是设置在前悬总成装配线上的，能够对前悬外倾角进行线上100%检测，保证前悬产品的合格率，如图8所示。检测机包括升降测量机构、顶升机构、压紧机构、定位机构。测量时，首先顶升机构把前悬总成顶起，压紧气缸将压紧机构下降压紧前悬总成，测量机构下降一定高度，两个测量头都接触到减震器支柱，通过传感器测出两个测量头的高度差，测量头的安装横向距离已确定，通过反正切函数可以计算出前悬外倾角的数值。检测机同时配备了数据追溯系统，能够对检测的外倾角数值进行实时显示和存储，方便后期的数据追踪和质量分析。

图8 外倾角自动检测机

4 外倾角线外检测专机

当线上不合格产品下线整改检测是通过线外检测专机检测，对产品进行定期的抽检也是通过线下外倾角检测专机进行。线外检测专机（如图9所示）是人工操作的，主要由压紧机构、测量机构、机架、定位机构等组成，功能和原理跟线上检测机是一致的，也同时配备了数据追溯系统。

图9 外倾角线外检测专机

5 电气设计[3]

采用PLC通过I/O端口控制装配线的动作及检测相应产品数据，并通过触摸屏显示装配信息。控制流程如图10所示，当工位就绪后，各个工位开始相关操作，其中 1#、2#、4#、5# 工位人工操作，3# 工位自动操作，操作完成并且相关参数检测合格后，各个工位确认放行，等所有工位都确认放行后旋转装配台转到下一个工位。PLC检测的产品相关数据都可通过追溯系统存储与查询。PLC使用西门子S7-1500，触摸屏使用的是西门子TP1200精智面板。

图10 控制流程图

人机界面由主页面、产品选择、夹具状态、伺服电机、自动运行、暗灯系统构成（如图11所示），操作人员可通过该界面查询当前产品信息及装配信息，可进行手/自动操作。该人机界面实现了生产的目视化，便于对控制系统的维护维修，提高生产效率。

图11 人机操作界面

装配线要检测定值扭力扳手的扭力值、制动软管的气密性检测数值、前悬外倾角等数据，PLC通过读取相关传感器的数值并进行计算。追溯系统由VB组态，通过MODBUS TCP通讯协议，将PLC采集到的数据存储并显示出来（如图12所示）。

图12 数据追溯系统界面

6 设计结果

对设计好的装配线进行安装与调试，形成了如图13所示的实物装配线。以CN210R产品进行测试，该产品的气密性泄漏量要求在±100以内，前悬外倾角要求的设计角度为4.4°，误差在±0.3°以内，测试结果如表2所示，表明装配线满足设计要求。按此投入生产后，已取得良好的效果。该装配线上设计了检测工位，能够保证产品的质量，提高生产率，降低生产成本，同时可以兼容多个产品的装配，提高设备的使用率。产品的关键数据可以存储与查询，为产品的质量提升提供参考数据。

图13 装配线实物图

表2 测试结果

7 结束语

本文设计了一条5个工位的前悬总成装配线。该总成装配线提高了前悬总成的生产效率，保证了前悬总成的质量，能够对前悬总成关键参数进行实时监控与存储，为后续产品的开发提供数据支持，为相似的生产线的开发设计或者升级改造提供参考，为汽车零配件智能制造生产提供一定的技术借鉴。