吴耿雄 谢景山

摘要：为了节约建造及运营汽车仪表台装配线的投资成本、缩短制造周期、提高生产兼容的柔性化能力，对总装工厂建造前期进行综合考虑，研究满足投资最小化、建造周期最短化、柔性兼容能力最大化的仪表台装配系统的系统设计技术方案。对国内主机厂的调查，总装工厂里仪表台装配线主要采用主装配线以外独立建一条悬挂线进行仪表台装配，并用升降机及空中输送线来实现与主输送线对点衔接，构成完整的单循环流水线，传统悬挂线建造周期长，设备投资大，工位数固定等特点，柔性化及成本效率相对较低，面对需产能变化或是新机种导入时，存在明显的柔性化改造困难，存在较大的投资，偏长的改造周期等突出课题;本文通过研究新的构思和线体设计，实现大幅度提升柔性化能力，将建造投资和后期改造投资最小化，并确保后期适用性升级周期最短化。

关键词：仪表台装配线;AGV小车;空中悬挂线;SPS物流模式

0  引言

在汽车主机厂建造汽车生产线进行流水线作业，实现高效、快速生产出高品质、高一致性的汽车商品，提供给顾客满意的产品也实现了企业的生产盈利，在总装工厂建造主输送线、发动机装配线、仪表台装配线、车门装配线等线体的运作来进行生产环节的分聚汇流实现整车零件装配;因此在生产线的设计和建造过程中需要考虑到当前投入必要的投资建造具备当下需要生产的机种和车型，按照短期的生产任务、目标设定相关的生产线规格，并且需要伴随着市场的变化、车型机种的升级变化，需不断进行升级改造，做到生产能力与市场需求形成快速联动;本文定位于全新的仪表台装配工艺系统，采用新的制造工艺实现初期投资的最小化，并且能够具备高度柔性化，应对未来多变的市场需求，可以实现快速的、改造周期最小化的生产工艺，并将这个新工艺建造、使用于汽车仪表台的生产应用中。

1  传统的仪表台装配线的建造工艺特点及其分析

1.1 传统仪表台分装线（仪表台装配线）的概况

傳统的仪表台装配线形式：空中悬挂线的形式，驱动模式主要有积放链驱动方式和摩擦轮驱动方式，通过空中3米的驱动动力带动装配线，空中厂房需设置载荷吊点，吊点的设计负载能力为3000kg/m2。传统结构形式在量产中出现的课题及相关不足：

①由于采用悬挂线的形式整体投资高、造价相对较高，建造周期长，施工难度大（升降机配置，空中完成件输送线体）;

②作业中出现晃动影响作业性，由于悬挂线的形式在生产线流动过程由于重心随着装配零件出现变化及作业施力情况下出现整体晃动（±8°）;

③整体空中线的产能变化柔性差，改造工期长等（调查某工厂 2011年24万能扩中的18个工位延长到24个工位，需要进行区域线段拆除延长工程，耗费投资大、工期长）;

作业工位数=∑理论装配工时÷设计编成率÷产能设计节拍

设计编成率=单位工位理论装配工时÷产能设计节拍

产艰设计节拍=∑全天开动时间÷理论稼动率÷设计日产量

④后期导入SPS物流模式，在原有吊具上搭载SPS台车牵引，由于受力及规格难以兼容，出现吊架连接部位磨损严重，SPS台车在行进中出现干涉和卡阻等不良现象，造成稼动损失。

1.2 传统仪表台装配线的主要技术

①组成：吊架，地面空中驱动链条（高度2700mm），升降机2台，空中输送链1条（高度6000mm），空中输送线安全网。

②功能：作业线体及输送线体组成;作业线体：由20个吊架组成一个椭圆形的循环线，按照生产体制节拍（24万/年：75JPH）运转，提供24个工位给装配员工进行作业;输送线体：主要负责将空吊架或者仪表台完成件输送到指定的地方进行下个工序，采用空中悬挂轨道的方式，分别有地面2700mm。

③作业过程：仪表台空吊架进入作业区，员工将仪表台横梁、线束等零件按照顺序安装到仪表台横梁上，在作业过程中由于零件不断装配使得整个吊架不断摆动（±8°），存在影响正常作业和带来品质不良的隐患。

④调查发现某仪表台装配线于2006年建设完成后投入使用，并于2010年进行24万能扩改造，改造工程，拆除环线中一段空中输送轨道，并延长作业线长度（共20m，增加6个作业工位），耗时8天，存在投资大、改造工期长，生产产量损失大等问题。

1.3 传统仪表台装配线的特点总结

传统装配线的优点有基础稳固，生产稳定，缺点主要有由于整体设备形式复杂、空中钢结构限制，延伸柔性化能力较差，其一前期的生产规划用地相对固定，无法克服一些现场环境上的困难，其二后期的延伸改造工程复杂，需要投入投资及改造工期综合成本较大。

2  柔性化技术的仪表台装配线的建造工艺特点及其分析

2.1 设计的技术方案

技术创新重点：原悬挂式设计成为地面台板式。

①仪表台装配部位中心支架与承载行走底座的中心新偏差设计，装配部位中心线与底座中心线距离200mm，以及与台板边缘（靠近作业者端）200mm，偏心设计主要考虑作业性，消除作业者与整体台车的干涉，此设计经过长达3个月（约5000台车生产试验）的试验而确认的规格。

②承载行走底座的高度设计（400mm）高度设计包含了能过穿越作业线的轨道以及实现成品转移的AGV小车驱动，通过底部AGV小车与底座的连接实现AGV小车驱动整体仪表台台车。

③整体仪表台车的结构设计根据作业顺序流程以及零件集配的过程，结合物流布置及零件取放工时考虑，仪表台装配部位及SPS台车部位的关系，呈现左右关系（在作业角度确认左侧为装配部位，右侧为SPS零件台车）。

④承载行走底座的结构设计行走轮的位置设计，几个整体的台车在不断重量及重心变化过程中确认整体台车重心在4个行走轮中间，确保不出现台车摆动及翻车，还在底部设计了地面轨道进行导向轮。

2.2 主体柔性化设计技术的研究和相关规格参数的论证

台车单元设计主体包含仪表台装配部位、SPS零件台车、承载行走底座。

①仪表台装配部位：主要承担仪表台分装功能，具备不同车型不同作业角度调整功能;结構规格：长度：1948mm，高度：650mm，宽度：60mm，中心距离：200mm（兼容能力满足车宽1.7m-2.1m的车型机种）。

②SPS零件台车：将SPS零件台车设计在装配部位一侧，可以在作业中直接从台车上取出零件进行装配，与装配部位在整体流动过程中保持一体，无须进行连接或是脱离。

③承载行走底座：主要承载1）仪表台装配部位以及2）SPS台车，通过地面行走轮可以直接在地面移动转移，并配合线头的驱动轮驱动保持按照节拍速度匀速（见表1）移动由4个行走轮和支架、台板组成。长度：2960mm，宽度：800mm;高度：400mm。

3  结论

①通过柔性化技术（本文技术已获得国家实用新型发明专利，专利号：ZL 2017 2 0214569.7）的装配线整体设计以下降投资为目标：设计独立的分装台车，可在地面运转行走：

1）本文技术的设计可减少空中行走线（作业区上空轨道、空吊架及成品空中运输线，包括厂房钢结构及载荷吊点等）;

2）设计为独立模块化作业台车单元，可实现独立自动移载到主线进行仪表台合车，减少2台搬送升降机。

②设计独立分装单元，在地面运转行走，在地面导向轨道中形式并辅助导向轨道，通过重心控制保证台车可以在垂直及水平方面的位移限制在±2°以内，提高了装配的作业性，解决传统技术形式存在的作业中晃动（摆动）的品质风险。

③针对原技术在进行改造（如增加工位）需投资大、工程量多、工期长的特性改善：设计成独立分装单元，并实现分离结合可随时调整的结构：

1）模块化单元在作业线上首工位摩擦轮驱动，并通过驱动力传递推动的形式实现工艺线体按照节拍均速运转，快速段或转移段可独立行走，没有固定的驱动轨道，在满足延长装配线或是新机种导入时，仅增加延长的台车数量以及移动首工位的驱动轮即可;

2）无需建造荷载吊点工程，简化结构，并且无控制轨道，在厂房设计中上空无须设置吊点（减少20个左右）可以节约厂房设计载荷及其建造投资费用。

④本文技术方案可延伸应用在整车生产的焊装、涂装、总装生产线体，因其灵活性可大幅度减少车体装配线的投资和建造周期，同时具备了良好的未来应用兼容能力，调查近10年来，主机厂的发展过程中，为了提高效率降低制造成本，不时导入了不同类型、不同功能的全自动化设备，本文技术相对传统装配线上体现了明显的兼容优势，可快速、低成本得满足自动化辅助功能需求，可利用其柔性化特性在任意需要设置工位设置停止器即可满足。

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