張 揚(yáng)，梁 翠，黎哲成

（上汽通用五菱汽車股份有限公司重慶分公司，重慶 401120）

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來激烈，人們對(duì)汽車的外觀、舒適度、安全性等要求也越來越高，汽車產(chǎn)品之間的更新迭代速度也越來越快[1-3]。這對(duì)汽車制造企業(yè)提出了更高的要求，單車型生產(chǎn)線已經(jīng)難以滿足個(gè)性化市場(chǎng)的需求，多車型柔性混線生產(chǎn)已成為汽車焊裝車間發(fā)展的主流趨勢(shì)[4-6]。

焊裝車間作為工藝最復(fù)雜的車間，集合了人工點(diǎn)焊、機(jī)器人點(diǎn)焊、CO2氣體保護(hù)焊、螺柱焊、弧焊、涂膠、扭矩、裝配、轉(zhuǎn)運(yùn)、輸送等工藝。多車型混線生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量保證、生產(chǎn)節(jié)拍提升均是一個(gè)重大的考驗(yàn)，既要考慮工藝的兼容性，又要考慮各種設(shè)備的特點(diǎn)、工裝夾具的要求，因此，在多車型柔性的基礎(chǔ)上，如何改善人機(jī)工程，提升涂膠、表面、尺寸及選裝件質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，確保白車身質(zhì)量穩(wěn)定輸出就成為汽車行業(yè)重要研究課題。

1 人機(jī)工程改善

N111P/PS車型是重慶基地的一款重要車型，從項(xiàng)目投產(chǎn)以來，車間投入了大量的人力、物力資源來保證整個(gè)生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。但是，由于焊裝生產(chǎn)車間存在車型多、任務(wù)重、自動(dòng)化率低、轉(zhuǎn)線頻繁、員工手工轉(zhuǎn)運(yùn)等問題，每生產(chǎn)一臺(tái)N111P/PS車型約影響主線1 min，讓車間效率提升成為瓶頸，嚴(yán)重影響焊裝車間產(chǎn)能輸出。因此，焊裝車間聯(lián)合維修、技師團(tuán)隊(duì)共同商討，提出了優(yōu)化吊具、設(shè)計(jì)安裝輔具等措施，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善人機(jī)工程，降低停線時(shí)間，提升生產(chǎn)效率。

1.1 N111P/PS車型后板上線吊具

N111P/PS車型項(xiàng)目導(dǎo)入初期，未考慮上線轉(zhuǎn)運(yùn)方式，需由兩名員工將后板抬到生產(chǎn)拼臺(tái)，如圖1（a）所示。首先，員工在整個(gè)操作過程中，需要往返上下樓梯，消耗大量的體力，導(dǎo)致員工過度勞累，不符合人機(jī)工程；其次，員工搬運(yùn)零件過程中及其容易撞到旁邊的走廊、過道、樓梯造車焊裝零件二次損傷，增加返修成本；再次，人工手動(dòng)轉(zhuǎn)零件，整個(gè)生產(chǎn)線節(jié)拍受到影響，需要做技術(shù)改善。

利用后板窗口進(jìn)行夾緊定位，設(shè)計(jì)制造一套簡(jiǎn)易后板上線吊具，通過氣壓控制來裝抬后板，消除員工操作過程安全隱患及人機(jī)工程，如圖1（b）所示。采用上線吊具吊裝零件，得到以下改善：（1）生產(chǎn)線減少1名員工/班次；（2）單臺(tái)生產(chǎn)時(shí)間節(jié)約5 s，節(jié)拍從27 JPH提高到30 JPH，提高了3 JPH；（3）單臺(tái)返修時(shí)間約10 min，返修成本預(yù)計(jì)可以節(jié)約57.29萬元/a。

圖1 N111P/PS后板安裝示意圖

1.2 N111P/PS車型底板上線吊具

N111P/PS車型底板安裝需要四名員工將底板抬到車架上進(jìn)行裝配，如圖2（a）所示。在效率為60 JPH的主線上，每臺(tái)底板都需要停線安裝，每臺(tái)車均需要停線1 min，嚴(yán)重影響主線的生產(chǎn)效率；底板零件尺寸大，重量大，多人共同裝運(yùn)，力量不均時(shí)容易導(dǎo)致零件傾斜，砸傷員工，不符合人機(jī)工程；由于操作人員需要來回跨越輸送線，存在巨大的安全隱患。

制造氣動(dòng)四角吊裝工具運(yùn)裝底板，減少搬運(yùn)人員，消除操作過程安全隱患，提高生產(chǎn)效率，提升人機(jī)工程，如圖2（b）所示。經(jīng)過上線吊具的改善，得到了以下改善：（1）減少上線操作人員2名/班次；（2）減少停線時(shí)間1 min/每臺(tái)車，提高生產(chǎn)效率，預(yù)計(jì)可以節(jié)約23.5萬元/a；（3）消除員工操作過程安全隱患，提升人機(jī)工程。

圖2 N111P/PS底板安裝示意圖

1.3 N111PS車型中門裝配輔具改善

N111PS車型中門安裝過程中需要一名員工輔助抬門，一名員工上緊螺栓，導(dǎo)致主線每小時(shí)停線16 min，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)拍。人工手動(dòng)裝配中門，無輔助定位工具，調(diào)整線上中門與前門的段差/間隙一致性差，波動(dòng)范圍大，影響焊裝裝配尺寸的穩(wěn)定性，如圖3（a）所示。

焊裝改善小組利用中門和B柱定位，制作N111PS中門安裝輔具，如圖3（b）所示。員工在安裝中門時(shí)，能準(zhǔn)確定位中門，減少了停線時(shí)間，提高了中門與前門、門檻的間隙和段差，預(yù)計(jì)可節(jié)約金額2.7萬元/a。

圖3 N111PS中門安裝示意圖

2 涂膠質(zhì)量改善

2.1 N系列發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板多點(diǎn)涂膠改善

N系列發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板涂膠是手工單點(diǎn)涂膠，共涂24處，如圖4所示。人工涂膠具有涂膠量不均勻，容易引起溢膠、斷膠、膠不連續(xù)等質(zhì)量缺陷，且浪費(fèi)生產(chǎn)成本；同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)罩生產(chǎn)效率達(dá)不到60 JPH要求，是發(fā)動(dòng)機(jī)罩生產(chǎn)線的瓶頸工位。

圖4 N系列車型發(fā)動(dòng)機(jī)罩涂膠示意圖

自動(dòng)涂膠設(shè)備由設(shè)備底座、行走機(jī)構(gòu)、涂膠執(zhí)行機(jī)構(gòu)、多點(diǎn)涂膠設(shè)備、涂膠專用拼臺(tái)幾部分構(gòu)成。通過不同的管線和閥門控制涂膠點(diǎn)出膠質(zhì)量，一次性完成多點(diǎn)涂膠。涂膠專用拼臺(tái)通過氣動(dòng)控制元件驅(qū)動(dòng)涂膠設(shè)備的軌跡（Y/Z向行走導(dǎo)軌）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化涂膠操作。集成設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)罩自動(dòng)涂膠設(shè)備，如圖5所示。發(fā)動(dòng)機(jī)罩自動(dòng)涂膠設(shè)備具有涂膠尺寸均勻，位置準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)；每條線每班次節(jié)約1名操作員工，節(jié)省了生產(chǎn)運(yùn)行成本；涂膠時(shí)間減少為原來的1/6，涂膠效率提高到原來的34倍，累計(jì)節(jié)約金額26.86萬元/a。

圖5 N系列車型發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板多點(diǎn)涂膠設(shè)備

2.2 CN系列車身橫梁自動(dòng)涂膠設(shè)備

CN系列車型橫梁有兩列六處涂膠點(diǎn)，共計(jì)12段涂膠，如圖6所示。人工涂膠常出現(xiàn)涂膠量不均勻的現(xiàn)象，容易引起溢膠、斷膠、膠不連續(xù)等質(zhì)量缺陷，且后橫梁需涂膠處較多，質(zhì)量不受控，一致性較差。

圖6 CN系列車型橫梁零件圖

采用機(jī)器人涂膠，機(jī)構(gòu)所需場(chǎng)地較大，易出現(xiàn)涂膠粘不上，涂膠錯(cuò)位等質(zhì)量問題，受零件尺寸穩(wěn)定性影響較大。

分段涂膠機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩組抱閘氣缸和直線滑軌機(jī)構(gòu)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)X和Z方向運(yùn)動(dòng)。通過延時(shí)機(jī)構(gòu)控制氣缸抱閘停止，根據(jù)橫梁數(shù)量設(shè)置氣缸停止位置實(shí)施涂膠，如圖7所示。該結(jié)構(gòu)可控制涂膠位置精度2 mm，涂膠工作行程300 mm，最大可滿足5個(gè)零件的自動(dòng)涂膠。橫梁自動(dòng)涂膠設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有故障率低，易于維護(hù)，便于加工制造和推廣的特點(diǎn)；涂膠嘴可快速拆卸與安裝，做到數(shù)量與位置柔性，涂膠嘴涂膠直徑5~25 mm，涂膠長(zhǎng)度30~200 mm之間可調(diào)檔切換，滿足不同車型不同涂膠尺寸的需求；每臺(tái)車節(jié)約操作時(shí)間5 s，提高了涂膠效率，涂膠質(zhì)量穩(wěn)定。

圖7 CN系列車型橫梁自動(dòng)涂膠示意圖

3 過程質(zhì)量改善

3.1 表面質(zhì)量改善

N系列左右中門導(dǎo)軌經(jīng)過機(jī)器人焊接后出現(xiàn)較多焊渣，白車身到總裝后，焊渣粘貼到鈑金表面導(dǎo)致中門導(dǎo)軌與走輪卡滯，引起下工序客戶抱怨。因此，N系列車型經(jīng)過補(bǔ)焊線后，需要兩名員工手動(dòng)進(jìn)行焊渣清理，如圖8（a）所示。

自動(dòng)吹焊渣氣動(dòng)工具，如圖8（b）所示。白車身停止在拼臺(tái)上，自動(dòng)吹渣工具啟動(dòng)進(jìn)行吹渣工作，消除員工手動(dòng)清理安全風(fēng)險(xiǎn)，提高白車身表面質(zhì)量，減少了總裝抱怨，降低了白車身返修成本，預(yù)計(jì)節(jié)約金額10.9萬元/a。

圖8 N系列車型中門導(dǎo)軌焊渣清理示意圖

3.2 工裝質(zhì)量改善

CN系列車型前車體彎梁工裝設(shè)計(jì)初期預(yù)留足夠的零件轉(zhuǎn)運(yùn)與定位工裝之間的安全距離，但是，實(shí)際運(yùn)行過程中由于吊具擺動(dòng)，人員控制不到位很容易引起零件和吊具與定位工裝干涉，導(dǎo)致工裝損壞，零件定位尺寸偏移。

重新設(shè)計(jì)安裝底板，將滑軌后移，更換大行程彎梁定位工裝滑移臺(tái)氣缸，補(bǔ)充彎梁定位，增加零件升降、轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的安全距離100 mm，降低工裝損壞幾率，如圖9所示。工裝更改完成后，工裝碰撞明顯降低，車身尺寸穩(wěn)定性得到提升。

圖9 CN系列前車體彎梁工裝改進(jìn)示意圖

3.3 選裝件質(zhì)量改善

N系列車型尾門鉚釘安裝工位，1#拼臺(tái)上無氣路防錯(cuò)，導(dǎo)致尾門牌照六角螺母常有漏鉚到涂裝或者總裝，引起下工序客戶抱怨，如圖10（a）所示。

在尾門1#拼臺(tái)設(shè)計(jì)防錯(cuò)氣路，定位牌照六角螺母，如圖10（b）所示。通過尾門工位的防錯(cuò)裝置消除六角螺母漏鉚問題，100%控制漏鉚質(zhì)量問題發(fā)生，預(yù)計(jì)節(jié)約返修成本16.5萬元/a。

圖1 0 N系列尾門牌照安裝六角螺母防錯(cuò)示意圖

4 結(jié)束語

在乘用化、無人化、智能化、數(shù)字化的戰(zhàn)略格局中，汽車生產(chǎn)逐漸向創(chuàng)新、跨界、體驗(yàn)方向升級(jí)轉(zhuǎn)型。焊裝生產(chǎn)線上車型融合，大柔性生產(chǎn)線的建立成為必然趨勢(shì)，設(shè)備和工藝的復(fù)雜性也越來越高，影響生產(chǎn)效率的因素也越來越多，在現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行人機(jī)工程改善，涂膠、焊接、工裝、表面等質(zhì)量改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)低成本高價(jià)值的白車身制造將成為未來的前進(jìn)方向。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)案例的收集、歸納和推廣，持續(xù)改進(jìn)白車身質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率，助力汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展。