马琳，陈昭，魏明斐

基于多品种混流生产的商用车车架纵梁自动化上线装置研究

马琳，陈昭，魏明斐

（东风商用车有限公司车辆工厂，湖北 十堰 442001）

文章分析了车架装配的工艺流程，阐述了商用车车架纵梁上线装配方式的技术要求和特点，重点介绍了一种采用基于多品种混流生产条件下的商用车车架纵梁自动化上线装置，实现了车架纵梁白件、黑件混流情况下的自动化上线，在确保纵梁油漆防护的同时，减轻工人装挂作业，提升了现有车架装配线的柔性化和生产节拍。

自动化上线；车架装配；多品种柔性化；商用车

前言

商用车车架总成是商用车整车最主要的总成之一，商用车中几乎所有关键部件及底盘附件都在其上装配，是商用车的脊梁。

近两年来，根据东风商用车制造战略部署要求：我厂的车架生产工艺必须由40多年来的“先装配后油漆”逐步升级为“先油漆后装配”。因条件所限，目前，我厂车架纵梁正处在多平台，近千种车架纵梁，且长度从5.8m到11.3m，纵梁高度从232～300mm全覆盖，大批量黑件（油漆件）与白件（非油漆件）混流上线生产的过渡时期。针对过渡时期，我厂对纵梁上线装置自动化进行了研究与开发，满足了纵梁黑件白件混流上线的要求，并提升了纵梁上线的节拍。

1 纵梁自动化上线装置介绍

先装配后油漆的工艺，即纵梁白件上线。其流程为：纵梁成垛（12～36根/垛，左右纵梁分开吊运，分开码垛）吊运到存放架→悬臂吊拆垛→纵梁立放→装挂弹簧。车架装配前，天车每次需要吊运两垛，在料架上分开存放。然后再由工人用悬臂吊拆垛，分成单根纵梁立放在存放架上，工人根据纵梁上线计划要求，再装挂弹簧，分别完成左右纵梁上线。

先油漆后装配工艺，即纵梁黑件上线。其流程为：纵梁加工完成后，需要用专用料架存放→油漆→倒运至黑件油漆料架。黑件纵梁规划上线流程：纵梁油漆料架（自主开发的纵梁分开码放的工位器具）吊运至存放架旁边→天车单根吊运至存放架→纵梁立放→装挂弹簧。

纵梁白件上线，既方便大批量运输，又节省纵梁上线节拍，但拆垛过程粗暴，容易造成纵梁表面磕碰划伤，导致后续纵梁表面质量问题影响车架发交。纵梁拆垛需要人工操作悬臂吊对纵梁进行立梁，因纵梁长短不一，重量过大的纵梁，人工立梁难度较大，存在困难作业，后续装挂也存在同样问题。纵梁黑件上线前，需要对加工后的纵梁，倒运两次存放架。纵梁呈“n”形扣在料架上，易与料架磕碰，产生划伤，上线，纵梁仅能单个吊运上线，节拍慢，只适用小批量生产。同时油漆件纵梁需要在存放架上调整姿势，极容易造成油漆划伤，下线需要补漆作业。若是纵梁VIN码打码区划伤后，还需返修。

针对上述问题，我厂新开发的纵梁多品种混流自动化上线装置由纵梁自动化存放平台、纵梁油漆装配上线通用料架、伸缩盖板、控制系统组成。

纵梁自动化平台由可升降台车改制而成，地面增加了横向行走装置，可实现平行移动和垂直升降功能。通过PLC精确控制升降高度和横向移动距离。

其次纵梁自动化存放平台上方为仿原纵梁存放架设计，既可保证普通纵梁白件上线，也同时也可以满足新车型油漆纵梁带料架上线；纵梁自动化存放平台四周配备安全防护装置，在生产过程中可以有效地保护人身及设备安全。

图1 纵梁自动化存放平台

为减少纵梁料架倒运次数，设计纵梁油漆装配上线通用料架。实现了纵梁油漆与车架纵梁上线装配共用一个料架，不再重复倒运，纵梁油漆上线流程简化。即消除了“纵梁油漆后→纵梁装配上线”之间的倒运。节省了倒运的物流和人工成本。纵梁油漆装配上线通用料架使得纵梁摆放规则：不需要拆垛，配合纵梁自动化存放平台，横向移动，靠近纵梁挂钩，实现油漆纵梁自动化上线装挂，在防护油漆划伤的同时消除了纵梁装挂弹簧的困难作业。

图2 纵梁油漆装配上线通用料架

纵梁油漆装配上线通用料架特点如下：

（1）提升运输效率。新料架采用纵梁立放、两层结构，一架可以装16根纵梁（每层8根），每车可运输纵梁32根（两架），一次性可以倒运16台车架装配。

（2）提升吊装效率、节省纵梁油漆运营成本。新料架实现纵梁油漆及装配上线通用，纵梁油漆完后，直接连同料架上线装配（料架中间的活动横衬保证了下层横梁的取放）。

（3）保证油漆质量，提高安全防护。一方面，新料架在与纵梁的接触面处都焊接了筋条，减少了接触面积，提高了油漆质量；另一方面，新料架在纵梁前端长圆孔位置增加横档，保证纵梁在运输中不在串动，防止油漆划伤。

为保证纵梁自动化平台在移动过程中，工人可以正常作业，在纵梁自动化存放平台可移动范围内布置伸缩盖板。伸缩盖板由滑轨、垫层、带滚轮盖板组成，伸缩盖板与纵梁自动化存放平台相连，可以随着平台移动而移动，在保证工人正常作业的同时也保障了工人人身安全。

控制系统由PLC、数据传输装置、控制按钮组成。控制系统通过PLC编程，精密控制纵梁自动化存放平台运行，工人通过控制按钮来实现所需功能。

纵梁白件上线优化后：纵梁成型→运输车成垛转运→纵梁成垛吊运至自动化存放平台→上线装配。其中纵梁上线装配时，控制按钮使纵梁自动化存放平台移动和升高到设定位置，将纵梁成垛吊运至存放平台上，靠边放置即可。

纵梁白件成垛上线后需要进行拆垛作业，自动化存放平台的程序控制也要切换到人工模式，每次移动距离需要人工控制。但自动化存放平台仍然可实现自动化升降，即一根纵梁装挂后，工人按一下按钮，存放平台就会自动下降（使装挂完的纵梁脱离料架），然后等待设定时间后再升高到弹簧装挂位置，工人装挂弹簧的困难作业消除。

纵梁黑件上线优化后：纵梁成型→放入纵梁料架→油漆→上线装配。其中纵梁上线装配时，通过控制按钮使纵梁自动化存放平台移动和升高到设定位置，然后将装满纵梁的通用料架吊运至存放平台上，靠边放置。整个过程天车只作业一次，重复上料时只需要将空料架吊下即可。

纵梁通用料架吊运至存放平台后，直接进行弹簧装挂作业。纵梁自动化存放平台由PLC程序控制，工人在装挂完一根纵梁后，存放平台就会自动下降（使装挂完的纵梁脱离料架），然后平移使下一根纵梁正对弹簧，再升高到弹簧装挂位置，整个过程只需要工人按一次按钮。同样在完成第一层纵梁装挂后，程序会自动切换到下一个流程，从而实现纵梁无磕碰自动化上线，整个过程无拆垛作业，由于平台可升降，工人在装挂弹簧时不用使劲下拉，困难作业消除。

2 应用效果

（1）此装置为国内首套用于多品种车架纵梁混流上线装配的自动化上线系统。解决了过渡期车架混流生产的难题，为新工艺的推进和研发提供了有力的保证，也给后序车架装配工艺改进提供了方向；

（2）此装置对现有新老装配工艺进行融合，老装配线在很小的投资改造后可在同一条线上实现多品种纵梁混合上线装配，在新品未商量前，提高了线体的饱和度，节省了人力物力，也更为经济；

（3）除了实现车架装配的混流生产，纵梁混流自动化上线装置还保证了纵梁油漆件上线装配质量。利用纵梁自动化存放平台与纵梁通用料架结合的方式，避免了纵梁在装挂过程中的磕碰，提升了整车质量；

（4）纵梁自动化上线平台及控制程序的开发与应用，提高了纵梁上线装配的自动化程度，既消除了困难作业，又提高了生产效率；通过PLC控制，电器箱具有开门断电功能，带电外露部分设有防护板，杜绝了触电伤人事件[2]。

3 结束语

面对竞争日益激烈的市场需求，整车的油漆质量一直是客户关注的重点，车架“先油漆后装配”工艺将是商用车未来的发展方向。本文阐述的装置，很好地解决了车架装配过渡时期的车架纵梁多品种混流上线难题，为新工艺的推广提供了有力的保障。在成熟的车架装配线，只需少量的投资，就可以实现不同状态的纵梁混合上线，同时兼顾自动化，解决困难作业，提升效率。其经济与社会效益显著，具有良好的应用价值。

[1] 王治富,付伟,邵颖斌.解放卡车车架装配线工艺技术改造[C]//十省区市机械工程学会科技论坛暨黑龙江省机械工程学会年会. 2007.

[2] 王祥.浅述重卡车架装配线工艺及设备[J].工程建设与设计,2010, 000(009):89-90.

[3] 谢岩.卡车车架铆接工艺发展趋势浅谈[J].改革与开放,2012(2):178.

[4] 王祥.浅述重载货汽车架装配线工艺及设备[J].工程建设与设计, 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

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1671-7988(2021)04-130-03

马琳（1985-），女，硕士学位，就职于东风商用车有限公司车辆工厂，主要从事车架及整车装配工艺工作。