江淮汽車動(dòng)力總成制造生產(chǎn)線工藝揭秘

導(dǎo)語

江淮汽車第一條發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線于2004 年建成投產(chǎn)。經(jīng)過十余年的發(fā)展，江淮汽車已先后建立了4GA、4GB、4GC、4DA、4DB 和DCT 共五大平臺發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器生產(chǎn)線，形成了一套動(dòng)力總成工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)理念。
 

近年來，隨著自身產(chǎn)品的不斷變化升級，以及工業(yè)4.0 的發(fā)展推廣，以自動(dòng)化和數(shù)字化為基礎(chǔ)的智能制造、以節(jié)能環(huán)保為基礎(chǔ)的綠色制造的迫切需求，促使江淮汽車進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)思路的轉(zhuǎn)變和工藝技術(shù)應(yīng)用的深化。本文對以上內(nèi)容做了簡要的介紹。
 

加工線布局規(guī)劃
 

近年來，我們在工藝流程的設(shè)計(jì)思路上做了一些轉(zhuǎn)變，尤其是對加工設(shè)備的布局，逐漸由原來一個(gè)流的直線布置(見圖1)向模塊化、成組加工的島狀工藝布置(見圖2)轉(zhuǎn)變。一個(gè)流布置的工序狀態(tài)多、重復(fù)定位多和單機(jī)故障的出現(xiàn)會影響到整條加工線的生產(chǎn)，而采用模塊化布置避免了這些現(xiàn)象。從實(shí)際的生產(chǎn)情況來看，由于工序狀態(tài)少，更有利于自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn);工序集中，同時(shí)使精度更容易控制，進(jìn)一步提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

 

 

隨著同平臺產(chǎn)品種類的不斷增多，小批量、多品種的生產(chǎn)模式是當(dāng)下生產(chǎn)的趨勢所在，這讓生產(chǎn)線對于多品種產(chǎn)品柔性、共線生產(chǎn)以及精益投資、分期投入的要求也越來越強(qiáng)烈，顯然，模塊化布線更適合今后的發(fā)展需要。

同時(shí)，按照輕資產(chǎn)、重質(zhì)量的思想，江淮汽車將進(jìn)一步加大粗加工的外協(xié)內(nèi)容，集中力量控制好精加工和裝配的質(zhì)量。
 

柔性化生產(chǎn)線建設(shè)

如上所述，柔性化生產(chǎn)是發(fā)展的必然趨勢，這就要求我們做出相應(yīng)的調(diào)整。
 

1. 由精加工采用專機(jī)向采用加工中心轉(zhuǎn)變

專機(jī)的優(yōu)勢在于設(shè)備精度好、效率高。其缺點(diǎn)是：一次性投入大;柔性差，不利于新產(chǎn)品共線;占地空間大。加工中心的優(yōu)勢是：一次性投資低，可分期投入;柔性好，產(chǎn)品切換方便;空間布置約束小。其缺點(diǎn)是效率較低。而隨著加工中心本身精度的不斷提升和在線自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，其替代專機(jī)完成精加工內(nèi)容已逐漸成為趨勢。
 

2. 傳統(tǒng)步進(jìn)式常壓清洗機(jī)向機(jī)器人高壓清洗轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)清洗機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是投資經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)在于：柔性差，不利于產(chǎn)品切換;輸送定位精度不高，影響清洗和吹干效果;設(shè)備長度大。而機(jī)器人高壓清洗的優(yōu)點(diǎn)在于：柔性好，適合多品種清洗;定位精準(zhǔn)，適合高壓清洗和去毛刺;設(shè)備長度緊湊。缺點(diǎn)為投資較高。由于對質(zhì)量要求的精益求精，對清潔度要求的不斷提高，機(jī)器人高壓清洗已逐步取代傳統(tǒng)方式。
 

3. 從傳統(tǒng)的非標(biāo)設(shè)備向工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用轉(zhuǎn)變

這種轉(zhuǎn)變可以通過機(jī)器人卡爪的快換來滿足生產(chǎn)線產(chǎn)品的快速換型。
 

自動(dòng)化程度大幅提高

機(jī)器人的大量應(yīng)用也是自動(dòng)化程度提升的重要體現(xiàn)，其取代了傳統(tǒng)的輸送、翻轉(zhuǎn)和上下料機(jī)構(gòu)，并與清洗、檢測等設(shè)備相結(jié)合，提升生產(chǎn)線的自動(dòng)化。如果設(shè)計(jì)合理，一臺機(jī)器人可以在多個(gè)工位進(jìn)行應(yīng)用，生產(chǎn)線成本并沒有增加。

圖3 所示為機(jī)器人在活塞連桿安裝工位的應(yīng)用。機(jī)器人從工位1 將缸體抓取后翻轉(zhuǎn)180°，移動(dòng)到工位2 進(jìn)行自動(dòng)缸孔噴油;將缸體翻轉(zhuǎn)放至線外轉(zhuǎn)臺上進(jìn)行活塞連桿的裝配;將裝配好活塞連桿的缸體自動(dòng)翻轉(zhuǎn)后放置到工位3 的托盤;連桿擰緊后，在工位4 將缸體由倒立姿態(tài)翻轉(zhuǎn)為正立姿態(tài)。這樣，一臺機(jī)器人完成工件的3 次姿態(tài)轉(zhuǎn)換，取代了傳統(tǒng)的3 臺翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

 

同時(shí)，我們也在著手進(jìn)行原有生產(chǎn)線的自動(dòng)化改造，對之前的手動(dòng)裝配工位，進(jìn)行自動(dòng)化手段替代。如圖4 所示，油封壓裝、氣門彈簧安裝、缸墊安裝、缸蓋合裝、燃油泵涂膠以及鏈輪室蓋螺栓送料等部位，都可以通過優(yōu)化進(jìn)行自動(dòng)化升級。

 

數(shù)字化生產(chǎn)的深化應(yīng)用
 

十二五期間， 我們完成了從采用流水號、二維碼向全線RFID 質(zhì)量追溯的轉(zhuǎn)變，即從簡易信息系統(tǒng)向MES 系統(tǒng)深層次應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。加工線采用螺栓式載碼體，安裝于缸體、缸蓋本體上，將身份識別及質(zhì)量追溯相結(jié)合;裝配線托盤載碼體，集成工位覆蓋率達(dá)到70%，進(jìn)一步增加了數(shù)據(jù)的可追溯性。
 

目前，江淮汽車動(dòng)力總成生產(chǎn)線與數(shù)字化系統(tǒng)已經(jīng)有了較高的集成度，從動(dòng)力總成跟蹤系統(tǒng)、車間監(jiān)控系統(tǒng)、物流安燈系統(tǒng)、質(zhì)量數(shù)據(jù)采集、SPC 分析系統(tǒng)以及質(zhì)量門與返修管理等多個(gè)方面提升了生產(chǎn)的信息化建設(shè)。

對于MES 系統(tǒng)下一步的發(fā)展，將是其與工藝、電控和生產(chǎn)的融合度得到進(jìn)一步的提升，將MES 系統(tǒng)建設(shè)成為智能工廠的指揮官，整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)可追溯性和可視化。對加工中心、刀具的集成、工藝流程和生產(chǎn)管理的標(biāo)準(zhǔn)化以及信息化下的全供應(yīng)鏈物流管理，將是可能的發(fā)展方向。
 

綠色制造技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

1. 切削液

對切削液的處理，我們根據(jù)使用環(huán)境的不同采取了三種方式：

(1)對于加工設(shè)備比較少的情況(主要用于試制車間)，我們采用在液箱上配備簡易的抽吸裝置，可以在短時(shí)間內(nèi)除去表面浮油。

(2)對于少量加工設(shè)備組成的集中過濾系統(tǒng)，我們給凈液箱配備三相離心分離機(jī)，可以對集中收集后的切削液進(jìn)行除油和除屑處理。

(3)對于整線加工設(shè)備組成的集中過濾，我們配置功能比較齊全的切削液集中處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)將各設(shè)備的切削液連同鐵屑一起，通過泵和管路返回到專門的處理設(shè)備，經(jīng)過粗、精兩級過濾進(jìn)行處理。粗過濾排出的鐵屑集中后進(jìn)行壓塊處理后直接回收;精過濾后的切削液再經(jīng)過離心處理通過泵組返回加工設(shè)備進(jìn)行循環(huán)利用。此系統(tǒng)對整線的切削液進(jìn)行恒溫控制，保證切削液的質(zhì)量，一次換液的使用壽命可以達(dá)到三年以上。
 

2.車間油霧處理

對于加工車間油霧的處理隨著環(huán)保等級的不斷提升，我們從最初的單機(jī)過濾后直接排放到廠內(nèi)，到單機(jī)過濾后通過管路集中排到廠外，最后發(fā)展為通過管路收集后在車間內(nèi)進(jìn)行集中過濾處理后再排放(見圖5)。

 

3.改進(jìn)工藝

冷熱試結(jié)合，不斷降低熱試比例，也是節(jié)能降耗的有效手段。裝配線采用冷試(汽油機(jī)、柴油機(jī))全檢、熱試抽檢的工藝方式可保證產(chǎn)品質(zhì)量(熱試抽檢比例控制到50%以內(nèi))，同時(shí)大大節(jié)約了燃油損耗量，也降低了熱試排放對環(huán)境造成的污染。而對熱試臺架的尾氣采用“電加熱系統(tǒng)+DOC+SCR+DPF”串聯(lián)工藝系統(tǒng)(見圖6)，凈化處理后的有害氣體成分去除率≥ 75%，顆粒物去除率≥ 90%，有效降低了大氣污染及霧霾危害。

 

由于缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)壓力(35 MPa)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，如這個(gè)部位密封性不好，將存在重大質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。因此，可以在燃油系統(tǒng)管路裝配完成后的工位增加氦檢測試，并配置人機(jī)協(xié)作機(jī)器人與氦檢探頭進(jìn)行集成。同時(shí)，對發(fā)動(dòng)機(jī)采用電檢，也可以在熱試之前提前發(fā)現(xiàn)電氣元件的故障。
 

結(jié)語

歷經(jīng)多年的發(fā)展， 江淮汽車在工藝技術(shù)上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)力總成生產(chǎn)線的質(zhì)量控制正努力保持著國內(nèi)領(lǐng)先的水平，精致工藝仍在持續(xù)提升之中。江淮汽車正從工藝規(guī)劃、制造水平和工藝裝備等方面全方位朝著世界先進(jìn)水平邁進(jìn)，為打造世界一流產(chǎn)品而不斷努力。