重卡变速器智能装配线的研发及应用

秦龙龙 姚理木

摘 要：汽车产业发展水平是衡量一个国家工业化水平、经济实力和科技创新能力的重要标志，而汽车工业发展的重点在于汽车动力总成等关键零部件技术。国外先进的汽车制造企业多拥有汽车传动系的自动化加工线和装配线，装配工艺标准明显高于国内，生产自动化程度高，产品的装配精度高、噪声低、寿命长。尤其在工艺与设备紧密相关、管控技术高度集成、多学科应用加速融合的总成装配领域，我们与先进国家还有一定的差距。我公司作为我国汽车变速器行业的领军企业，企业整体实力已经遥遥领先国内竞争对手，但是与世界一流企业相比，我们的装配生产线的自动化水平以及装配过程中的检测手段还存在明显差距。研制开发更高科技含量的汽车传动系制造与装配技术和设备已经刻不容缓。在此情况下，本文重点介绍了我公司计划投资研发建设一条高标准的重卡变速器总成装配线的技术方案设计、项目实施过程中先进的技术应用以及关键技术点。

关键词：重卡;变速器;装配线

1 生产线技术要求

1）装配线满足生产纲领及节拍要求;2）关键工位实现自动化无人操作，依靠自动化装备保证产品质量;3）工业机器人、螺纹拧紧、自动涂胶、总成喷涂等多种技术集成式应用，提高整体工艺水平;4）加强对关键质量点的控制，全面实现轴承在线压装，螺纹扭矩精确控制以及变速器总成下线检测过程的自动化;5）设计合理的精益生产模式的零部件配送方式，零件自动抵达各装配工位，全线实现单台配送;6）应用装配过程管理与控制系统，实现生产信息化管理，提高产品装配过程和质量控制;7）整条线采用行业前沿先进技术，国际先进国内领先;8）要求多品种混線生产，快速换产，整线采用多种防错设计技术，保证产品装配质量;9）整线安全环保噪音低，达到安全环保及噪音标准各项指标。

2 生产纲领要求和厂房条件

2.1 生产纲领和节拍

产品：高端轻量化双中间轴变速器总成。

纲领：生产变速器总成12万台套/年。

工作制度：300天/年，每天2班制，每班8小时。

设备利用率：85%。

生产节拍：85%×300×2×8×60/120000=2.04（min）为122秒。

2.2 生产线厂房技术条件

占地面积：6000m2。

厂房地坪承载能力：50kN/m2。

厂房高度：8.4m。

厂房湿度：≤95%。

厂房温度：5℃～25℃。

压缩空气压力：0.4～0.6MPa。

工业用水压力：0.1MPa。

供电参数：AC380V±10%;50Hz;三相五线制。

3 生产线总装线方案设计与选择

根据生产线技术要求、生产纲领要求及厂房条件，进行生产线方案设计。经过考察及调研，目前国内外汽车零部件总装配线的结构形式主要有四种：手动装配小车线、积放式动力辊道线、AGV（RGV）智能引导装配小车线及悬臂式智能机械手装配线。手动装配小车线低端落后，直接排除不予考虑。下面我们重点对比后三种变速器总装线线体的特点：生产线设计方案介绍：1）总线采用国际先进的J-hook悬挂式机械臂结构，具有自动运停，翻转，升降，精确定位，注重人身安全等功能;2）机器人智能装配：全线配有多台六自由度机器人，分别实现自动涂胶，中间轴、二轴和上盖自动上线自动装配，减少了操作者的劳动强度，实现自动化，提高产品质量;3）轴承全部采用专用非标压装装配。解决了轴承敲击和磕碰而产生的质量问题，批量生产中产品质量大幅度提高;4）将机器人技术和电动拧紧系统相结合集成开发了柔性自动拧紧单元和自动拧紧机，实现了几大接合面螺栓自动拧紧，后盖法兰盘螺母拧紧采用自动拧紧技术;5）首次采用了国际先进的控制、通讯等技术，多个工位采用智能化、无人化、精密化装配单元，实现了真正的智能装配操作;6）高检测低废品率，成品废品率≤0.5%，检测误判率≤0.5%，在线测量精度≤0.05%;7）装配线布局完善，符合装配工艺要求及生产节拍;8）装配设备布局合理，符合人机工程学的要求，装配工人操作便利，有效提高装配效率;9）满足安全环保要求及噪声指标。

4 项目实施技术要点及难点

1）总装线采用的空中智能自动悬臂结构机械臂技术，可以实现自动高精度行走、升降、旋转、翻转等工位动作。填补国内技术空白。实现了国产化，即提升了国内民族工业的技术水平，又为企业降低了设备投资成本;2）机器人技术的大量使用也是该项目的一大亮点，我们对机器人技术没有进行简单的单一功能使用，而是把机器人技术与拧紧机技术及其他功能设备整合集成应用，使机器人的功能发挥更大的作用，多工位实现了智能化、自动化、无人化生产;3）全行业首次实现所有轴承在线压装。双中间轴重型变速器总装轴承的压装一直是困扰企业的一个技术难题，我公司从最开始进行技术改造，并经过三次技术升级改造，轴承压装效果一直不太理想。最主要的难点在于要实现轴承压装，要同时实现对轴系、壳体、以及轴承同时定位，往往不能同时兼顾。在该项目中，我们创新性的提出，对变速器壳体增加工艺定位孔，从而实现了轴系、壳体、以及轴承同时定位，采用专用非标在线压力机实现了自动化压装;4）采用中间轴卧式自动压装中间轴轴承压装机包括五套液压油缸，可实现左右中间轴4个轴承的同步压装。依靠变速箱箱体定位销和浮动工作台机构实现箱体定位，依靠上下压头的顶尖机构实现待装中间轴的精确定位。压机功能完备，操作简便，原理可靠;5）该项目中的车间管理控制系统、工艺电子看板等软件应用也是一大创新亮点。装配线定扭拧紧机、自动压装机、变速器总成密封测试设备等均实现了控制软件集中控制，工艺参数监控以及存储追溯等;6）物流配送：实现了空中智能运输物流系统，采用立体配送及空中机械手装配等方法，占地面积减少50%;7）总成测试：变速箱总成测试设备开发专用程序控制，试车设备强制试验关键技术测试点，保证总成出厂质量;8）人力资源：该项目与同类项目比较，操作工人数减少了30%。

5 结语

由于制造装备的先进性，该装配线生产的产品，换挡性能、噪音、故障率等各项指标明显高于同行业其他厂家水平，该装配线总装效率提高了20%，工人劳动强度低，产品故障率以及售后维修保养成本降低了30-40%，受到客户的普遍好评，为企业赢得了很好的社会效益。

参考文献：

[1]李柏林.面向智能制造的生产控制系统研究与应用[D].2019.

[2]张政.智能工厂生产线的设计与研发[J].内燃机与配件，2019（12）：220-221.