基于實(shí)訓(xùn)教學(xué)的模擬汽車總裝線設(shè)計(jì)研究(全文)

1、基于實(shí)訓(xùn)教學(xué)的模擬汽車總裝線設(shè)計(jì)研究bstrct：lthoughmnyhighervoctionlcollegesopenutomobilemnufcturendssemblytechnologycourses，thelckofprcticlutomobilessemblytriningconditionhsrestrinedtheprcticltriningofthisspecilty.Soitisnecessrytodesignnddevelopsimultedutomobilessemblylineopentoprcticlteching.nysingleuniversitycnnotc

2、opythehugesystemproject，sotheexistingequipmentndthosecnbeddedretkensthefoundtiontostudythedesignofthesimultedutomobilessemblyline.Theemphsisistoshowthesectionset，techniclprocessndprtofthefesiblessemblyopertionwork.Keywords：prcticlteching；simultion；utomobilessemblyline；designXX：1006-4311（20XX）32-0254

3、-03基金項(xiàng)目：課題名稱：基于實(shí)訓(xùn)教學(xué)的模擬汽車總裝線研發(fā)，編號(hào)：DZ20XX-05。XX簡(jiǎn)介：張憲輝（1970-），男，遼寧莊河人，現(xiàn)任大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院副院長(zhǎng)，副教授，高級(jí)技師，研究方向?yàn)槠嚈z測(cè)與維修技術(shù)。0引言長(zhǎng)期以來(lái)，絕大多數(shù)高職院校汽車制造與裝配技術(shù)專業(yè)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和開發(fā)等方面沒(méi)有本質(zhì)上的進(jìn)展，依舊參考汽車檢測(cè)與維修技術(shù)專業(yè)，沿襲著總成拆裝及系統(tǒng)檢查和檢測(cè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，沒(méi)有體現(xiàn)出汽車制造裝配專業(yè)的專業(yè)特色，無(wú)法滿足學(xué)生在校內(nèi)就能熟悉和了解汽車總裝線的工段劃分、工藝流程以及實(shí)際的項(xiàng)目操作等專業(yè)知識(shí)和技能的要求。因此，如何在學(xué)校能力所及的范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)和開發(fā)面向?qū)嵱?xùn)教學(xué)的經(jīng)

4、濟(jì)有用的模擬汽車總裝線成為一項(xiàng)十分必要的課題。汽車生產(chǎn)廠總裝線基本情況分析汽車總裝線的主要設(shè)備盡管各汽車生產(chǎn)廠的產(chǎn)品不同，但其總裝線上采納的設(shè)備類型都基本相同，主要包括以下六個(gè)方面：輸送設(shè)備。該類設(shè)備是用于汽車總裝配線各總成分裝線以及大總成上線的輸送，主要有摩擦滑橇輸送鏈、輕型懸鏈、雙板式帶輸送鏈、機(jī)動(dòng)滾道柔性線輸送鏈、物流吊運(yùn)小車、磁導(dǎo)航車、積放鏈輸送機(jī)等。汽車裝配線大總成上線設(shè)備。大總成上線設(shè)備是指發(fā)動(dòng)機(jī)、前橋、后橋、駕駛室、車輪等總成在分裝、組裝后送至總裝配線并在相應(yīng)工位上線所采納的輸送、吊裝設(shè)備。各種油液加注設(shè)備。主要包括燃油、潤(rùn)滑油、冷卻液、制動(dòng)液、制冷劑等各種汽車裝配線加注設(shè)備。出

5、廠檢測(cè)設(shè)備。主要包括前束試驗(yàn)臺(tái)、側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)、轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺(tái)、前照燈檢測(cè)儀、制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、車速表試驗(yàn)臺(tái)、排氣分析儀等設(shè)備。專用汽車裝配線設(shè)備。包括車號(hào)打號(hào)機(jī)、羅紋緊固設(shè)備、車輪裝配專用設(shè)備、自動(dòng)涂膠機(jī)、液壓橋裝小車等。工業(yè)機(jī)器人。主要在汽車生產(chǎn)中的點(diǎn)焊、弧焊、鉚接、涂膠、噴涂等工序中應(yīng)用。汽車總裝線的布置形式汽車總裝線的布置對(duì)于裝配的效率以及車間內(nèi)的物流起著決定性的作用，不同的整車廠會(huì)根據(jù)實(shí)際情況合理布置總裝線。通過(guò)調(diào)研匯總，目前主要有以下幾種布局類型：總裝車間劃分成“儀表板工段、前圍工段、動(dòng)力總成工段、車門工段”等四個(gè)工段。長(zhǎng)安福特馬自達(dá)汽車廠將總裝車間劃分成“分裝線、線束區(qū)、內(nèi)飾區(qū)、報(bào)架區(qū)、總裝區(qū)

6、、檢測(cè)線”等幾個(gè)部分。一汽轎車工廠將總裝車間劃分成“一次內(nèi)飾裝配線、底盤線、二次內(nèi)飾線、整車完整性檢查、整車檢測(cè)線”等幾個(gè)工段。長(zhǎng)城哈弗汽車總裝線由“內(nèi)飾線、底盤線、外飾線和檢測(cè)線”組成。蒙派克車型將生產(chǎn)線分為“內(nèi)飾線、底盤線、綜合線”三條主生產(chǎn)線和“發(fā)動(dòng)機(jī)、后橋、車門及儀表板”四條分裝線。無(wú)論是哪種總裝線布局類型，盡管它們劃分的裝配線名稱不同、數(shù)量不同，但論其功能都大致相同，都分為分裝線和主裝線兩大部分，其中分裝線主要包括：發(fā)動(dòng)機(jī)變速器（前橋）分裝線、后橋分裝線、儀表板分裝線等；主裝線主要包括：內(nèi)飾線、底盤線、綜合線、整車檢測(cè)線等。分裝線預(yù)先將各大總成組裝完畢，分別運(yùn)至總裝線的相應(yīng)工段，在總

7、裝線的各對(duì)應(yīng)工段完成總成與車身的組裝，在總裝線還要完成整車組裝后的性能檢測(cè)?；趯?shí)訓(xùn)教學(xué)的模擬汽車總裝線的設(shè)計(jì)定位通過(guò)對(duì)汽車生產(chǎn)廠總裝線基本情況的分析可以看出，一條實(shí)際的汽車總裝生產(chǎn)線主要由以下幾方面元素構(gòu)成：空間和面積充足的車間廠房?？傃b生產(chǎn)線設(shè)備。工段設(shè)計(jì)與布局。由此可以看出，汽車總裝生產(chǎn)線是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，在職業(yè)院校有限的條件下完全復(fù)制和效仿汽車總裝生產(chǎn)線是不切實(shí)際的。本文研究的核心不是要模擬汽車總裝線的高自動(dòng)化程度，也不是要全面覆蓋實(shí)際汽車總裝線的所有環(huán)節(jié)和操作項(xiàng)目，而是要通過(guò)合理的設(shè)計(jì)來(lái)體現(xiàn)各類汽車總裝線的基本工段框架、典型的裝配工藝流程、主要的裝配線操作項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)裝配線常用工具

8、的使用訓(xùn)練。因此，結(jié)合目前高職院校的實(shí)際情況，本文將研究重點(diǎn)放在了“基于實(shí)訓(xùn)教學(xué)”和汽車總裝線的“模擬”兩個(gè)方面。研究將不涉及實(shí)際汽車總裝線中的自動(dòng)輸送設(shè)備（包括機(jī)械手等）、昂貴的裝配線專用設(shè)備和工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備設(shè)施，也不考慮備品存儲(chǔ)、物流運(yùn)輸、路試跑道、淋雨線等環(huán)節(jié)，而是利用學(xué)校已有的和有能力購(gòu)置的設(shè)備設(shè)施，采納工位固定、人員相對(duì)運(yùn)動(dòng)的形式進(jìn)行模擬汽車總裝線設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究如下幾個(gè)方面的內(nèi)容：進(jìn)行模擬汽車總裝線的基本布局設(shè)計(jì)。布局的設(shè)計(jì)應(yīng)能在一定程度上適應(yīng)不同車型裝配工藝流程的變化要求。工段設(shè)計(jì)。在模擬汽車總裝線基本布局的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)出能夠與實(shí)際汽車總裝線工段設(shè)置基本吻合的、可實(shí)施的工段排列

9、組合。進(jìn)行模擬汽車總裝線設(shè)備設(shè)施的配置研究及布置設(shè)計(jì)?；趯?shí)訓(xùn)教學(xué)的模擬汽車總裝線的具體設(shè)計(jì)在上述分析基礎(chǔ)之上，結(jié)合高職院校場(chǎng)地和實(shí)訓(xùn)設(shè)施的實(shí)際情況，本文分別從模擬汽車總裝線的基本布局、裝配線工段設(shè)計(jì)以及總裝線設(shè)施配置及布置等三個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。模擬汽車總裝線的基本布局設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)各類汽車裝配線的調(diào)研、分析和總結(jié)，本文在進(jìn)行模擬汽車總裝線布局設(shè)計(jì)研究時(shí)，不僅對(duì)總裝線進(jìn)行了重點(diǎn)研究，也對(duì)與之配套的分裝線進(jìn)行了規(guī)劃布置。在滿足布局能適應(yīng)多種汽車裝配工藝流程變化要求的同時(shí)，兼顧考慮學(xué)校場(chǎng)地因素，最終形成了圖1所示的基本布局圖。如圖1所示，總裝線由四個(gè)工段區(qū)組成，按直線排列，每個(gè)工段區(qū)以一個(gè)地藏式舉

10、升機(jī)為載體（采納地藏式舉升機(jī)的目的是一方面可使車身輕松運(yùn)送和放置在相應(yīng)的工段區(qū)，并且方便每個(gè)工段實(shí)施裝配操作時(shí)高度的調(diào)整；另一個(gè)方面能夠最大限度節(jié)省車間的有效空間）。在總裝線四個(gè)工段的側(cè)方，對(duì)應(yīng)建有四個(gè)分裝區(qū)（數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整），分裝區(qū)用于汽車各總成的組裝調(diào)試，之后輸送到對(duì)應(yīng)的總裝工段，完成與車身的對(duì)接與組裝。如此，形成了一個(gè)微縮版的模擬汽車總裝線。該模擬總裝線的各工段和分裝區(qū)可以靈活調(diào)整，以適應(yīng)不同車型的總裝要求。在空間場(chǎng)地同意的條件下，建議車間長(zhǎng)度不小于50米，寬度不小于20米（其中總裝線寬度為10米、通道寬度2米、分裝區(qū)寬度8米），高度視采納的吊裝運(yùn)輸設(shè)備的形式而定，一般不應(yīng)低于

11、5米。這樣可以保證總裝線的每個(gè)工段區(qū)有12.5米（長(zhǎng)）X10米（寬）的作業(yè)空間，分裝區(qū)擁有不小于12.5米（長(zhǎng)）X8米（寬）的作業(yè)空間。如此，1000平方米的車間既不會(huì)給學(xué)校帶來(lái)較大的負(fù)擔(dān)，也基本能夠滿足模擬汽車總裝線的實(shí)訓(xùn)需求。裝配線工段設(shè)計(jì)基于實(shí)訓(xùn)教學(xué)的模擬汽車總裝線可以參考具體汽車生產(chǎn)廠的總裝線布置形式進(jìn)行工段設(shè)計(jì)，也可以按照一般的通用性布置形式進(jìn)行工段設(shè)計(jì)。以本校汽車裝配專業(yè)為例，根據(jù)汽車裝配實(shí)訓(xùn)室的整體布局，在總裝線的工段設(shè)計(jì)上，如圖2所示，以四個(gè)地藏式舉升機(jī)為載體形成總裝線的四個(gè)工段區(qū)，按裝配順序依次直線排列為：內(nèi)飾工段、底盤工段、綜合工段、檢測(cè)工段。在內(nèi)飾工段可以設(shè)計(jì)線束安裝、內(nèi)

12、飾板安裝、儀表臺(tái)安裝、操縱臺(tái)安裝等實(shí)訓(xùn)操作項(xiàng)目；在底盤工段可以安排各種油管、前/后懸架、動(dòng)力總成、油箱、排氣管、車輪等部件總成的安裝操作項(xiàng)目；在綜合工段可以安排完成座椅、電瓶、備胎、后備箱附件、雨刷、介質(zhì)加注、車門調(diào)整、線路管路插接等實(shí)訓(xùn)內(nèi)容；在檢測(cè)工段可以根據(jù)學(xué)校具備的檢測(cè)設(shè)施開展諸如專用儀器診斷、四輪定位、四合一綜合性能檢測(cè)等一系列性能測(cè)試。為配合總裝線的各種作業(yè)項(xiàng)目，在總裝線四個(gè)工段的側(cè)方，依次對(duì)應(yīng)建有五個(gè)分裝區(qū)，分別是：內(nèi)飾件分裝區(qū)、動(dòng)力總成分裝區(qū)+底盤分裝區(qū)（共同與底盤工段對(duì)應(yīng)）、其它附件存放區(qū)、工具間。在此需要說(shuō)明的是，動(dòng)力總成分裝區(qū)和底盤分裝區(qū)的布置是相鄰且相互貫穿的，這樣設(shè)計(jì)主

13、要是因?yàn)槟壳俺擞密嚩嘁郧爸们膀?qū)動(dòng)為主，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器總成組裝完畢后需要裝配到前橋總成上之后，再作為一個(gè)整體安裝到車身，所以這兩個(gè)分裝區(qū)要共同對(duì)應(yīng)總裝線的底盤工段；其它附件存放區(qū)主要為總裝線上的綜合工段的裝配項(xiàng)目提供物資供應(yīng)，而工具間主要用于存放總裝線各工段需要使用的工具，并重點(diǎn)為檢測(cè)工段提供檢測(cè)用的設(shè)備設(shè)施。設(shè)備配置與布局為能模擬實(shí)現(xiàn)汽車總裝線的整體運(yùn)行，滿足必要的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)施，經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)際汽車裝配線所用設(shè)備類型及功用的深入研究，結(jié)合本校汽車裝配實(shí)訓(xùn)室的實(shí)際條件，確定了模擬汽車總裝線所用的基本設(shè)備，具體如下：吊裝及搬運(yùn)工具。汽車總裝線是一條龐大的傳送線，輸送設(shè)備是保證汽車總裝線正常工作的最基本

14、保障。由于受場(chǎng)地及資金所限，故采納人工吊裝及搬運(yùn)方式來(lái)完成汽車及部件的傳送：在車身傳輸方面，我們采納了體積小巧、易于操作的小型移動(dòng)龍門架吊車來(lái)實(shí)現(xiàn)車身的吊裝（見圖2），采納車身臺(tái)車完成車身的運(yùn)輸，臺(tái)車能夠從舉升機(jī)平臺(tái)內(nèi)側(cè)通過(guò)，以保證車身可以被順利輸送到下一個(gè)工段。升降工具。在總裝線的每個(gè)工段，都裝有一臺(tái)地藏式舉開機(jī)，以用于每個(gè)工段部件和總成裝配時(shí)將車身升降至合適的高度位置；在總成傳輸方面，主要采納液壓搬運(yùn)車；在實(shí)施總成升降作業(yè)時(shí)，主要采納液壓升降移動(dòng)平臺(tái)車、堆高叉車、發(fā)動(dòng)機(jī)小吊、液壓升降托架等設(shè)備。裝配工具。為實(shí)現(xiàn)模擬汽車裝配線真實(shí)的操作，我們配置了裝配線上普遍使用的氣動(dòng)工具、電動(dòng)工具及機(jī)械式裝配工具，并配套在模擬總裝線各工段兩側(cè)的墻壁上安裝了氣源接口、拉伸式電源插排及照明用工作燈（見圖3）。加注工具。可以配置自動(dòng)變速器油加注機(jī)、制動(dòng)液加注機(jī)、轉(zhuǎn)向油液加注機(jī)、空調(diào)制冷劑加注機(jī)等價(jià)格相對(duì)適中的加注設(shè)備來(lái)滿足必要的實(shí)訓(xùn)操作項(xiàng)目的要求。檢測(cè)工具。如果學(xué)校條件同意，可以在檢測(cè)工段的位置配置四輪定位儀和四合一檢測(cè)線，這樣基本能夠滿足對(duì)下線汽車性能檢測(cè)的各種要求，如果