基于实训教学的模拟汽车总装线设计

摘 要：尽管很多高职院校都开办了汽车制造与装配技术专业,但由于不具备用于汽车总装的实训条件,使得该专业实训教学项目的开展受到了限制,因此,如何在学校能力所及的范围内,设计和开发面向实训教学的模拟汽车总装线就显得十分必要.面对汽车总装线这样一条庞大的系统工程,任何一所院校都无法复制,所以,本文以学校现有的和可添置的设备为前提,进行模拟汽车总装线的设计研究,重点是体现汽车总装线的工段设置、工艺流程以及部分可行的装配操作项目.

Abstract：Althoughmanyhighervocationalcollegesopenautomobilemanufactureandassemblytechnologycourses,thelackofpracticalautomobileassemblytrainingconditionhasrestrainedthepracticaltrainingofthisspecialty.Soitisnecessarytodesignanddevelopsimulatedautomobileassemblylineopentopracticalteaching.Anysingleuniversitycannotcopythehugesystemproject,sotheexistingequipmentandthosecanbeaddedaretakenasthefoundationtostudythedesignofthesimulatedautomobileassemblyline.Theemphasisistoshowthesectionset,technicalprocessandpartofthefeasibleassemblyoperationwork.

关 键 词：实训教学；模拟；汽车总装线；设计

Keywords：practicalteaching；simulation；automobileassemblyline；design

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）32-0254-03

基金项目：课题名称：基于实训教学的模拟汽车总装线研发,编

号：DZ2013A-05.

作者简介：张宪辉（1970-）,男,辽宁庄河人,现任大连职业技术学院汽车工程学院副院长,副教授,高级技师,研究方向为汽车检测与维修技术.

0引言

长期以来,绝大多数高职院校汽车制造与装配技术专业在实训教学项目的设计和开发等方面没有本质上的进展,依然参考汽车检测与维修技术专业,沿袭着总成拆装及系统检查和检测实训项目,没有体现出汽车制造装配专业的专业特色,无法满足学生在校内就能熟悉和了解汽车总装线的工段划分、工艺流程以及实际的项目操作等专业知识和技能的要求.因此,如何在学校能力所及的范围内,设计和开发面向实训教学的经济实用的模拟汽车总装线成为一项十分必要的课题.

1汽车生产厂总装线基本情况分析

1.1汽车总装线的主要设备尽管各汽车生产厂的产品不同,但其总装线上采用的设备类型都基本相同,主要包括以下六个方面：①输送设备.该类设备是用于汽车总装配线各总成分装线以及大总成上线的输送,主要有摩擦滑橇输送链、轻型悬链、双板式带输送链、机动滚道柔性线输送链、物流吊运小车、磁导航车、积放链输送机等.②汽车装配线大总成上线设备.大总成上线设备是指发动机、前桥、后桥、驾驶室、车轮等总成在分装、组装后送至总装配线并在相应工位上线所采用的输送、吊装设备.③各种油液加注设备.主要包括燃油、润滑油、冷却液、制动液、制冷剂等各种汽车装配线加注设备.④出厂检测设备.主要包括前束试验台、侧滑试验台、转向试验台、前照灯检测仪、制动试验台、车速表试验台、排气分析仪等设备.⑤专用汽车装配线设备.包括车号打号机、罗纹紧固设备、车轮装配专用设备、自动涂胶机、液压桥装小车等.⑥工业机器人.主要在汽车生产中的点焊、弧焊、铆接、涂胶、喷涂等工序中应用.

1.2汽车总装线的布置形式汽车总装线的布置对于装配的效率以及车间内的物流起着决定性的作用,不同的整车厂会根据实际情况合理布置总装线.通过调研汇总,目前主要有以下几种布局类型：①总装车间划分成“仪表板工段、前围工段、动力总成工段、车门工段”等四个工段.②长安福特马自达汽车厂将总装车间划分成“分装线、线束区、内饰区、报架区、总装区、检测线”等几个部分.③一汽轿车工厂将总装车间划分成“一次内饰装配线、底盘线、二次内饰线、整车完整性检查、整车检测线”等几个工段.④长城哈弗汽车总装线由“内饰线、底盘线、外饰线和检测线”组成.⑤蒙派克车型将生产线分为“内饰线、底盘线、综合线”三条主生产线和“发动机、后桥、车门及仪表板”四条分装线.

无论是哪种总装线布局类型,尽管它们划分的装配线名称不同、数量不同,但论其功能都大致相同,都分为分装线和主装线两大部分,其中分装线主要包括：发动机变速器（前桥）分装线、后桥分装线、仪表板分装线等；主装线主要包括：内饰线、底盘线、综合线、整车检测线等.分装线预先将各大总成组装完毕,分别运至总装线的相应工段,在总装线的各对应工段完成总成与车身的组装,在总装线还要完成整车组装后的性能检测.

2基于实训教学的模拟汽车总装线的设计定位

通过对汽车生产厂总装线基本情况的分析可以看出,一条实际的汽车总装生产线主要由以下几方面元素构成：

①空间和面积充足的车间厂房.②总装生产线设备.③工段设计与布局.由此可以看出,汽车总装生产线是一个庞大的系统工程,在职业院校有限的条件下完全复制和效仿汽车总装生产线是不切实际的.本文研究的核心不是要模拟汽车总装线的高自动化程度,也不是要全面覆盖实际汽车总装线的所有环节和操作项目,而是要通过合理的设计来体现各类汽车总装线的基本工段框架、典型的装配工艺流程、主要的装配线操作项目,实现装配线常用工具的使用训练.因此,结合目前高职院校的实际情况,本文将研究重点放在了“基于实训教学”和汽车总装线的“模拟”两个方面.研究将不涉及实际汽车总装线中的自动输送设备（包括机械手等）、昂贵的装配线专用设备和工业机器人等设备设施,也不考虑备品存储、物流运输、路试跑道、淋雨线等环节,而是利用学校已有的和有能力购置的设备设施,采用工位固定、人员相对运动的形式进行模拟汽车总装线设计,重点研究如下几个方面的内容：①进行模拟汽车总装线的基本布局设计.布局的设计应能在一定程度上适应不同车型装配工艺流程的变化要求.②工段设计.在模拟汽车总装线基本布局的基础之上,设计出能够与实际汽车总装线工段设置基本吻合的、可实施的工段排列组合.③进行模拟汽车总装线设备设施的配置研究及布置设计.

3基于实训教学的模拟汽车总装线的具体设计

在上述分析基础之上,结合高职院校场地和实训设施的实际情况,本文分别从模拟汽车总装线的基本布局、装配线工段设计以及总装线设施配置及布置等三个方面进行了设计研究.

3.1模拟汽车总装线的基本布局设计通过对各类汽车装配线的调研、分析和总结,本文在进行模拟汽车总装线布局设计研究时,不仅对总装线进行了重点研究,也对与之配套的分装线进行了规划布置.在满足布局能适应多种汽车装配工艺流程变化要求的同时,兼顾考虑学校场地因素,最终形成了图1所示的基本布局图.

如图1所示,总装线由四个工段区组成,按直线排列,每个工段区以一个地藏式举升机为载体（采用地藏式举升机的目的是一方面可使车身轻松运送和放置在相应的工段区,并且方便每个工段实施装配操作时高度的调整；另一个方面能够最大限度节省车间的有效空间）.在总装线四个工段的侧方,对应建有四个分装区（数量可以根据实际需要调整）,分装区用于汽车各总成的组装调试,之后输送到对应的总装工段,完成与车身的对接与组装.如此,形成了一个微缩版的模拟汽车总装线.该模拟总装线的各工段和分装区可以灵活调整,以适应不同车型的总装要求.

在空间场地允许的条件下,建议车间长度不小于50米,宽度不小于20米（其中总装线宽度为10米、通道宽度2米、分装区宽度8米）,高度视采用的吊装运输设备的形式而定,一般不应低于5米.这样可以保证总装线的每个工段区有12.5米（长）×10米（宽）的作业空间,分装区拥有不小于12.5米（长）×8米（宽）的作业空间.如此,1000平方米的车间既不会给学校带来较大的负担,也基本能够满足模拟汽车总装线的实训需求.

3.2装配线工段设计基于实训教学的模拟汽车总装线可以参考具体汽车生产厂的总装线布置形式进行工段设计,也可以按照一般的通用性布置形式进行工段设计.以本校汽车装配专业为例,根据汽车装配实训室的整体布局,在总装线的工段设计上,如图2所示,以四个地藏式举升机为载体形成总装线的四个工段区,按装配顺序依次直线排列为：内饰工段、底盘工段、综合工段、检测工段.

在内饰工段可以设计线束安装、内饰板安装、仪表台安装、操纵台安装等实训操作项目；在底盘工段可以安排各种油管、前/后悬架、动力总成、油箱、排气管、车轮等部件总成的安装操作项目；在综合工段可以安排完成座椅、电瓶、备胎、后备箱附件、雨刷、介质加注、车门调整、线路管路插接等实训内容；在检测工段可以根据学校具备的检测设施开展诸如专用仪器诊断、四轮定位、四合一综合性能检测等一系列性能测试.

为配合总装线的各种作业项目,在总装线四个工段的侧方,依次对应建有五个分装区,分别是：内饰件分装区、动力总成分装区+底盘分装区（共同与底盘工段对应）、其它附件存放区、工具间.在此需要说明的是,动力总成分装区和底盘分装区的布置是相邻且相互贯通的,这样设计主要是因为目前乘用车多以前置前驱动为主,发动机和变速器总成组装完毕后需要装配到前桥总成上之后,再作为一个整体安装到车身,所以这两个分装区要共同对应总装线的底盘工段；其它附件存放区主要为总装线上的综合工段的装配项目提供物资供应,而工具间主要用于存放总装线各工段需要使用的工具,并重点为检测工段提供检测用的设备设施.

3.3设备配置与布局为能模拟实现汽车总装线的整体运行,满足必要的实训项目的实施,经过对实际汽车装配线所用设备类型及功用的深入研究,结合本校汽车装配实训室的实际条件,确定了模拟汽车总装线所用的基本设备,具体如下：①吊装及搬运工具.汽车总装线是一条庞大的传送线,输送设备是保证汽车总装线正常工作的最基本保障.由于受场地及资金所限,故采用人工吊装及搬运方式来完成汽车及部件的传送：在车身传输方面,我们采用了体积小巧、易于操作的小型移动龙门架吊车来实现车身的吊装（见图2）,采用车身台车完成车身的运输,台车能够从举升机平台内侧通过,以保证车身可以被顺利输送到下一个工段.②升降工具.在总装线的每个工段,都装有一台地藏式举升机,以用于每个工段部件和总成装配时将车身升降至合适的高度位置；在总成传输方面,主要采用液压搬运车；在实施总成升降作业时,主要采用液压升降移动平台车、堆高叉车、发动机小吊、液压升降托架等设备.③装配工具.为实现模拟汽车装配线真实的操作,我们配置了装配线上普遍使用的气动工具、电动工具及机械式装配工具,并配套在模拟总装线各工段两侧的墙壁上安装了气源接口、拉伸式电源插排及照明用工作灯（见图3）.④加注工具.可以配置自动变速器油加注机、制动液加注机、转向油液加注机、空调制冷剂加注机等相对适中的加注设备来满足必要的实训操作项目的要求.⑤检测工具.如果学校条件允许,可以在检测工段的位置配置四轮定位仪和四合一检测线,这样基本能够满足对下线汽车性能检测的各种要求,如果没有条件,配置专用检测仪器及通用型检测仪器来进行整车检测工段的各种检测项目也是很有必要的.

4结语

本文主要是结合本校的实际情况对面向实训教学的模拟汽车总装线的设计进行有益的探索,并不是一定之规,譬如,如果条件允许,可以将吊装运输工具改为天车（如图4所示）,也可以对总装线的工段数量和顺序以及分装线的数量和功能进行重新设计划分.由于各院校实际条件的差异,本文所设计的方案必然会存在这样或那样的不足,谨以此方案作为“引玉”之石,能够从中有所启发就实现本文研究的意义了.