高穎閣，蔡小平，李 飛，史 敏，鄒春榮

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳 州 545007）

上汽通用五菱汽車股份有限公司主導產(chǎn)品N1五菱之光/五菱揚光客車，自上市以來，以其美觀大方的外觀造型、寬敞實用的內(nèi)部空間以及優(yōu)良的性能，贏得了廣大用戶的青睞，產(chǎn)銷量逐年攀升，成為單一車型過百萬的車企。N107車是上汽通用五菱公司生產(chǎn)的“五菱之光”、“五菱揚光”系列微型客車年度車型。為了滿足日益增長的市場需求和適應(yīng)市場變化，公司開始開發(fā)N108年度車型。

N108是在N107車的基礎(chǔ)上，將前車體的結(jié)構(gòu)進行更改，及車架增加一些新增配置的懸掛。為縮短工裝開發(fā)周期，使新產(chǎn)品盡快上市，并且降低成本，根椐制造策略，N107、N108兩種車型并行生產(chǎn)，且要共享一條生產(chǎn)線，進行柔性生產(chǎn)，生產(chǎn)節(jié)拍要求達到35 J/h。為了滿足這種需求，必須對原來的N107車身生產(chǎn)線的工藝和工裝進行柔性化改造。

N107與N108都是屬于公司N平臺上開發(fā)的年度車型，下車體的車架總成沒有發(fā)生很大變化，車架下面定位工藝孔沒有發(fā)生變化，整個生產(chǎn)線的前后大梁定位和自動輸送線，經(jīng)過適當合理的改造后，能適應(yīng)柔性生產(chǎn)線的需要。這是根據(jù)制造策略來改造N107生產(chǎn)線為N107&N108柔性生產(chǎn)線的基礎(chǔ)。由于N108是在N107車的基礎(chǔ)上，將前車體的結(jié)構(gòu)進行更改，及車架增加一些新增配置的懸掛，所以N108是在N107車的基礎(chǔ)上，將前車體的結(jié)構(gòu)進行更改，及車架增加一些新增配置的懸掛。所以，要實現(xiàn)生產(chǎn)線的柔性生產(chǎn)且保持生產(chǎn)節(jié)拍不變。

經(jīng)過對N107生產(chǎn)線的焊裝工藝及每個工位工裝（包括自動輸送線）的詳細了解和深入分析，并結(jié)合原有生產(chǎn)節(jié)拍，制定出N107生產(chǎn)線需要改造的工位（見圖 1）。

圖1 柔性生產(chǎn)線改造工位示意圖（斜黑體是需要改造工位）

此次技術(shù)改造的要點和難點，在于怎樣合理安排N108改變零件總成在生產(chǎn)線上的焊裝順序及相對應(yīng)的工裝改造。

1 兩種前隔板實現(xiàn)柔性生產(chǎn)及輸送上線

（1）由于前隔板總成發(fā)生了變化，原有下車體50#的N107定位工裝，不能應(yīng)用于N108定位（見圖2）。經(jīng)對兩者對比，兩者的主定位工藝孔位置沒有變，只是輔助定位工藝孔發(fā)生了變化；兩者前隔板Y平面的定位面有一部分是一樣的，選擇合適的位置，選用合適的定位機構(gòu)，能夠保證用一套定位塊，來給兩種前隔板定位。就考慮將工裝的主定位銷設(shè)計成兩個方向可調(diào)的固定機構(gòu)，將輔助定位銷設(shè)計成帶導向汽缸驅(qū)動的活動銷，焊裝不同車型時伸出對應(yīng)的定位銷。設(shè)計的柔性機構(gòu)見圖3。

圖2 N107車型用前隔板定位夾緊機構(gòu)

圖3 N107&N108柔性前隔板定位夾緊機構(gòu)

其工作過程為：焊裝N107時，N107車型對應(yīng)的氣動定位銷伸出，N108車型對應(yīng)的氣動定位銷縮回，首先N107的零件前隔板總成預裝到位，前后大梁定位夾緊單元定位夾緊下車體，左右柔性前隔板定位工裝推進并夾緊（兩個定位銷起導向定位作用），焊接。

焊裝N108時，108車型對應(yīng)的氣動定位銷伸出，N107車型對應(yīng)的氣動定位銷縮回，首先N108的零件前隔板總成預裝到位，前后大梁定位夾緊單元定位夾緊下車體，左右柔性前隔板定位工裝推進并夾緊（兩個定位銷起導向定位作用），焊接。此時N108輔助定位銷伸出，N107輔助定位銷縮回

（2）N107前隔板總成上線是自動輸送上線，其吊點是由3點起吊。由于N108前隔板結(jié)構(gòu)改變，其兩側(cè)只剩下兩個定位工藝孔，不能用來起吊，否則工藝孔變形，影響該工位前隔板定位這三點起吊方式已經(jīng)不適用。經(jīng)過對兩個前隔板總成的結(jié)構(gòu)分析，且從安全操作角度出發(fā)，將起吊點變?yōu)椋ㄈ鐖D4、圖5所示）起吊兩點，并采用安全帶的扣環(huán)為釣鉤，防止脫落，保護下面操作人員安全。同時可以節(jié)省掛第三點吊鉤的時間，減少非增殖時間。

圖4 柔性N107前隔板兩點起吊

圖5 柔性N108前隔板兩點起吊

2 新增彎梁加強板焊接的工位布置和工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）根據(jù)制造策略，N107生產(chǎn)線改造能生產(chǎn)N108，不能新增拼臺，必須在原有拼臺上面改造。新增零件的焊裝，必須前后大梁定位單元將下車體夾緊定位后進行，且本著低成本、高效率的原則，將新增工裝安置到有前后大梁定位單元的下車體70#。工序是在下車體70#運用新增工裝，將N108新增彎梁加強板焊接左右各6點定位焊接，剩余焊點放在下車體80#補焊，就能達到預定生產(chǎn)節(jié)拍。

（2）由于N108新增彎梁加強板的位置，在前大梁定位單元的上方，增加了彎梁加強板的推拉定位機構(gòu)單元后，上部空間已經(jīng)沒有前大梁定位單元的位置，壓板外翻轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)不能使用；輸送線又是聯(lián)動擺桿液壓拉動式，在其升降前后運動的范圍內(nèi)，不能有干涉其運動的物體，車架下面能夠使用的空間很少，沒有辦法用傳統(tǒng)定位夾緊單元來定位夾緊前大梁。經(jīng)運用重新設(shè)計的汽缸驅(qū)動力外延及壓板內(nèi)翻轉(zhuǎn)式定位夾緊單元，來定位夾緊前大梁（見圖6），從而保證在有限空間內(nèi)，實現(xiàn)前大梁的定位夾緊。汽缸驅(qū)動力外延及壓板內(nèi)翻轉(zhuǎn)式定位夾緊單元詳圖見圖7。

圖6 汽缸驅(qū)動力外延及壓板內(nèi)翻轉(zhuǎn)式定位夾緊單元

圖7 汽缸驅(qū)動力外延及壓板內(nèi)翻轉(zhuǎn)式定位夾緊單元

（3）N107和N108都能使用汽缸驅(qū)動力外延及壓板內(nèi)翻轉(zhuǎn)式定位夾緊單元，來定位夾緊前大梁，保證前大梁定位夾緊的柔性。對于新增彎梁加強板的推拉定位機構(gòu)單元，N108焊接時，大汽缸將彎梁加強板的推拉定位機構(gòu)單元推進（見圖8）；N107焊接時，大汽缸將彎梁加強板的推拉定位機構(gòu)單元拉出（見圖9），不影響N107的焊接。從而保證此工位的柔性。

圖8 N108焊接時推拉定位機構(gòu)單元推進

圖9 N107焊接時推拉定位機構(gòu)單元退出

3 下車體50#、70#工裝的電路與氣路控制

（1）下車體50#是前隔板柔性工裝定位，需要依靠電、氣控來控制N107、N108輔助定位銷的伸縮互換；下車體70#是部分重新設(shè)計的工裝，一部分工裝只是使用于某一款車型，也需要不同的電、氣控來控制。

（2）如果將下車體50#、下車體70#電、氣控加到整條線一起實現(xiàn)自動控制，改造工作量比較大、操作復雜、成本比較高。本著低成本、高效率的原則，將兩個工位更改部分的工裝由手動氣路控制，分別增加左右各3個按鈕，一個是“N107/N108切換”，一個是“工作開始”，一個是“工作完成”（見圖10）。實踐生產(chǎn)表明，應(yīng)用的效果很好。且在下車體50#的前隔板柔性工裝上面增加一個接觸開關(guān)（見圖11），其功能是防錯，當預裝的前隔板不是車型上需要的時，接觸開關(guān)連接的電控就會顯示出錯，生產(chǎn)線就會停止。

圖10 手動氣路控制按鈕面板

圖11 下車體50#接觸開關(guān)

（3）由于現(xiàn)場改造使用的電、氣控元部件，都是利用公司其他項目沒有使用完的元部件，沒有專門采購，又節(jié)省一筆成本開支。

4 新零件與舊工裝避免干涉實現(xiàn)柔性共享

這個干涉問題牽涉的工位有下車體20#、30#、50#、70#及總拼20#、40#這4個工位。由于車身此部位結(jié)構(gòu)復雜、空間狹小，對工裝布置很不利。經(jīng)過對新零件及舊工裝（見圖12）分析研究，將原有工裝設(shè)計成如圖13所示結(jié)構(gòu)，達到前大梁定位要求，且保證N107與N108在此工位柔性共享。

圖12 原N107車型用前大梁定位單元

圖13 N107&N108車型柔性前大梁定位單元

5 改造的成果

（1）改造成本低。整個改造總花費不到100萬元人民幣。

（2）改造用時短。整個工程改造時間沒有超過4個月，而且都是利用不占正常生產(chǎn)計劃的周末、節(jié)假日時間，沒有影響公司的產(chǎn)銷計劃。

（3）效率高。N107&N108柔性生產(chǎn)線，切換簡便，可以實現(xiàn)兩種年度車型隨時切換，利于公司根據(jù)市場實際產(chǎn)銷情況隨時調(diào)整每種車型的生產(chǎn)計劃，滿足市場變化的需求。

（4）經(jīng)濟效益。節(jié)約生產(chǎn)線的投入成本——新建一條生產(chǎn)線的投入約需1 600萬元（包括土建B+U、焊接設(shè)備、輸送系統(tǒng)、工裝夾具及配套水氣路等等）。本改造項目綜合節(jié)約經(jīng)濟成本為

1 600萬元–100萬元＝1 500萬元。

以上計算，并不包括其他的成本（如場地占用、物流成本、輔助材料、工具、能源等成本）。

6 結(jié)束語

完成的本項目，主要應(yīng)用于N107&N108年度車型柔性生產(chǎn)線技術(shù)改造，實現(xiàn)短周期、低成本、柔性化、高價值的SGMW的制造特色，適用于大批量的微型商用汽車的生產(chǎn)，具有很大的實用與推廣價值。

通過對原生產(chǎn)線上的裝焊工序的布置和對新車型的結(jié)構(gòu)重新進行分析研究，以及對新車型的結(jié)構(gòu)進行裝焊工序的對拼臺工位工裝的合理改造，對相應(yīng)的焊接設(shè)備適當增減，來實現(xiàn)生產(chǎn)線的年度車型柔性生產(chǎn)，改變過去公司年度車型對生產(chǎn)線垂直切換的做法。提供了一種新的柔性生產(chǎn)線的改造模式。

隨著汽車行業(yè)之間競爭日趨激烈，生產(chǎn)資料的物價上漲，生產(chǎn)每輛汽車的凈利潤越來越少；而且汽車銷售市場的劃分逐漸細化，汽車廠家需要開發(fā)不同的車型，來滿足市場的不同需求。而對于有限的生產(chǎn)線來說，需要盡可能地施行柔性生產(chǎn)，為適應(yīng)市場需求生產(chǎn)出盡可能多的車型。

[1]聞邦椿.機械設(shè)計手冊（1-2）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[2]楊握銓.汽車焊裝技術(shù)及夾具設(shè)計[M].北京：北京理工大學出版社，1996.

[3]韓根云.汽車車身焊接夾具的設(shè)計[J].新技術(shù)新工藝，2001，（8）：11-12.

[4]王旭敏.汽車焊裝夾具的設(shè)計[J].電子機械工程，1999，（12）：77-78.

[5]文廣南.淺議汽車焊接夾具的設(shè)計制作[J].焊接技術(shù)，1996，（4）：68-69.

[6]李文忠.轎車車身焊裝生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢[J].汽車制造業(yè)，2002，（12）：45-47.

[7]雷玉成，等.并行工程方法在焊接生產(chǎn)線及夾具設(shè)計制造中的應(yīng)用[J].焊接學報，2001，（5）：33-34.