发动机总装生产线规划研究.docx

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1、（论文）发动机总装生产线规划研究第一章 绪论1.1本题研究的背景 沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司坐落在辽宁省沈阳市浑南新区航天路6号，是由中国、日本、马来西亚的五家公司出资组建的合资企业，公司注册于1997年8月，注册资金近7.4亿元，投资总额32亿元。公司占地面积34万多平方米，建筑面积15万平方米，现在员工840人，其中工程技术人员120人，各级管理人员110人，全体员工秉承“倾注全部热情和力量，以合理的价格提供最优秀的产品和服务，持续让客户、投资方、员工、合作方、社会喜悦和自豪”的理念，决心为中国汽车工业作出更大的贡献。如图1-1 图1-1沈阳航天三菱发动机厂正门 公司拥有缸体、缸盖

2、、曲轴、凸轮轴、连杆和主轴承盖机加生产线，缸盖铸造生产线，发动机装配线。其中机加工设备融合最新数控加工技术，实现多品种混流生产，具有自动化程度高、加工精度高、质量保证能力强等特点；装配生产线配备了诸多的关键设备，确保发动机配装质量，技术水平达到国际先进水平，且公司拥有世界先进水平的发动机试验设备，可进行发动机的性能、耐久性、台架标定、排放、振动噪声、燃烧分析及道路模拟等专项试验，结果准确性高。公司与三菱汽车研发中心联合开发，在现有机型的基础上拓展应用MIVEC技术，使发动机的输出功率、输出扭矩、节油、排放等指标大幅度提升、并为整车厂、零部件配套厂提供全方位技术与服务。发动机主要是搭载车型有东南

3、汽车“戈蓝”、比亚迪“F6”、长城“哈弗”、奇瑞“东方之子”与“瑞虎”、等，并随整车出口到德国、俄罗斯、美国、中东等市场，截止2008年底，发动机累计销量超过84万台。2009年6月26日，4A9小排量发动机下线并批量投产，设计生产能力10万台/年。4A9系列发动机是一款由三菱汽车最新研发的机型，为全铝小排量的汽车发动机，有1.1L、1.3L、1.5L和1.6L 4种机型。该发动机集各项先进技术于一体，如何变气门、链式正时传动、双顶置凸轮轴等，并从投产开始就实现100%国产化。随着时代的发展，信息化建设已经成为是一个企业在以后的发展中核心竞争力之一，沈阳航天三菱早在1195年11月起信息化建设

4、思想ERP 技术思想就已经在他们企业这个项目的可行性研究中就有所体现了。ERP技术绝对不是以个技术名词，而更是管理名词，它所含盖的内容应该是整个公司业务环节，以及上上下下的方方面面的工作层面和角色。负责沈阳三菱公司ERP项目实施的SSA GT公司的首席应用顾问王新说“软件产品能从一定程度上帮助规范企业的运作流程。但它同时也是随着业务的变化而变化的，受着业务的制约。沈阳航天三菱由于是合资企业，生产汽车发动机。如图1-2所示，最开始主要是整套零件进口，因而其库存科目相对简单，可是随着国产化率的不断提高，进口的零件越来越少，对于企业各零件的采购及库存就提出了更高的要求，这些都是软件无法主动做到的，而

5、是要求企业在发展中不断调整。”ERP系统不仅帮助企业规范了管理，同时它还起到了另一个非常重要的作用提升了财务在企业中的地位在ERP系统中，所有的物流或信息流都将归结到财务中，也就是在资金流上体现。通过对资金数据的了解和分析，就能了解公司整个业务运作的是否正常，是否合理等。 虽然在对于ERP系统不能只是直观地从量 图1-2 发动机 上体现出它给企业带来的好处。但它能更好地 是在无形之中提高了“质量”，这里质量不仅包括产品的质量，服务的质量，更是包括企业的生存质量，即企业是否能有较好的市场应变能力，是否在激烈的竞争中有生存的能力的等，它为企业将来更科学地制定企业发展计划，为企业更科学地管理各种数据

6、信息都提供了可能。图1-3图1-4分别为沈阳航天三菱公司厂房和公司地址与周围路况图1-3沈阳航天三菱公司厂房图1-4公司地址和周围路况ERP系统随着公司业务和管理的不断变化和提供，需要不断的完善，摆在沈阳航天三菱面前的路还很长，还需要不断的努力来适应千变万化的市场和中国市场经济的大环境。1.2本题研究的目的及意义 一条合理的现代化发动机生产线是为汽车企业在未来的竞争中提供了“提高品质，降低成本”基本保证。对于汽车动力总成制造企业来讲，合理规划生产是非常重要的，因为，合理的选择可以进一步提高生产系统的使用价值，提高生产效率，让生产流程更加合理化，为企业节约大量的开支。一条现代化的发动机生产线，要

7、保证产品的技术要求，就要做到高精度；要有效地控制产品精度，就要做到高质量；要确保生产节拍，就要做到高效率；要有利于改型换代，还要做到高柔性。但以上这些条件还不够，一条精益生产线还要做到投资合理，运行成本低廉，开工率高，使用寿命长。如何能使新生产线具有高效率、高精度和高质量的保证能力，成为每一位生产线规划者必须着手解决的课题。生产线规划的实质就是设备选型。由于设备选用的不同产生了刚性生产线和柔性生产线之分。究竟选择什么样的设备，大量的学习和调研考察十分必要。在实地考察中我们发现，有的企业将普通磨床用于曲轴精磨，虽然一时节省了成本，但是调主轴、修整砂轮耗费了大量时间，而且始终难以保证稳定的磨削精度

8、，致使一条投资几千万元的生产线一直不能稳定地投入批量生产；虽然某些国产设备同国外设备相比价格便宜，但经常出现故障，影响到整条生产线的运行；也有的企业引进先进的珩磨工艺和高品质的珩磨机，提高了缸孔精度，延长了缸孔寿命，降低了油耗，提高了发动机的功率和扭矩。 通过一系列的调研考察，我们了解到了最先进的发动机加工工艺和最新的加工设备，如缸体/缸孔粗珩、精珩、滑动珩，珩后精度可达0.006mm；数控曲轴磨床、CBN砂轮、连杆径随动磨削，四缸曲轴九个轴径一次完成精度达到0.002mm，粗糙度Ra0.02；数控凸轮轴磨床和CBN砂轮可将凸轮轴毛坯直接磨削成型。 设备选用三原则好用、够用、适用 所谓好用是指

9、设备要先进、成熟、可靠，设备要先进，更要经过市场检验，获得用户认可。 所谓够用是指立足于产品精度和生产纲领，满足需要即可。生产线上各工序的加工内容不同，加工精度也不同，如果设备都具有相同的或相当高的配置，必然造成资金和技术的浪费。 所谓适用是指要适用于所加工的产品；适用于所在的工作环境，如温度、湿度、噪音等；适用于工厂的习惯，如工人的操作习惯、设备维修习惯、备件选用习惯等。 综合考虑设备故障率和整线寿命 设备故障率影响生产成本和产品产量，尤其是当整线由不同厂家的设备组成时，设备故障率就更加重要了。例如，人们往往认为粗加工的精度不高，选择一般厂家的价格便宜的设备就能够满足要求。实际上，恰恰因为这

10、个“一般”厂家的设备故障率高，使得整线开工率大大下降，成为整条线的“水桶短板”。 我们在规划发动机生产线时，没有仅把单机价格作为评判标准，而是充分考虑了机床的加工工艺参数和加工效率，仔细进行了节拍计算。价格便宜的机床，往往加工工艺参数低、节拍长、设备台数多。我们曾就不同厂家的预报价格作过比较，预报价时“”厂的单机价格只是“”厂的36%，大家都认为“”厂设备便宜，有优势。但是组线下来，“”厂需用设备24台，而“”厂只用9台，全线价格之比变成了96%。如果综合考虑操作者人数、占地面积、耗电量等因素，“”厂单机价格低的优势反而变成了劣势。 伴随故障率而来的是整线寿命。高开工率造就了设备的高寿命，反之

11、，高故障的设备则意味着短命，而整线寿命是由其中寿命最短的设备决定的，即生产线寿命的“水桶短板效应”。所以规划生产线时要把握全局，全线考虑，确保整线设备都有较高的开工率和较长的寿命。对于确保关键参数的把关设备，更不能有半点含糊，要坚决采用过得硬的设备。 配置决定精度、质量、效率和寿命 高质量的配置造就了设备的高精度、高质量、高效率、高寿命。 1、电主轴 主轴是机床的核心。电主轴将机床主轴与主轴电机一体化，减少了传动链，实现了高效传动。电主轴自带冷却循环系统，高速旋转保持恒温，可在2025间设定，精度可达0.7，油雾润滑，使主轴免维修、长寿命、高精度。 2、高速精密轴承 高速精密轴承决定主轴的寿命

12、和负载容量。目前，比较先进的高速轴承有磁悬浮轴承、液体动静压轴承和混合陶瓷轴承。磁悬浮轴承利用电磁力将主轴无机械接触地悬浮起来，转速可达4.5万r/min，功率可达20kW，易实现实时诊断和在线监控，是理想的支撑元件；液体动静压轴承采用流体动静力相结合的方法，将主轴支撑在油膜中旋转，径向和轴向跳动小，刚性好，阻尼特性好，寿命长，不足之处是无通用性，维修、保养困难；氮化硅材质滚珠、轴承钢材质内外环制成的混合陶瓷轴承在高速旋转时离心力小，温升小，寿命长，最大功率可达80kW，转速高达15万r/min，标准化程度高，便于维修，价格低，是目前在高速切削机床上应用最多的轴承。 3、高速伺服系统 高速伺服

13、系统确保了高速度、高精度切削。直线电机伺服系统是由直线电机将电能直接转化成直线机械运动的动能的推力系统，将机床的进给传动链长度缩短为零，动态响应敏捷，传动刚性好、精度高、噪音低，是加速度大于1g的伺服系统的优先选择，只是成本较高。滚珠丝杠传动系统是目前应用最多的高速伺服系统，新一代的精密高速滚珠丝杠付、丝杠空心强冷、丝母强冷，丝母同空心的伺服电机转子刚性联接，一边高速旋转，一边快速移动(或由丝杠做直线运动，V=120m/min，g=1)，具有结构紧凑、驱动惯量小、噪音低、振动小、热变形小、动态特性好等优点。 4、CNC控制系统 优秀的CNC控制系统能充分发挥高速切削机床的良好性能。高速主轴、高

14、速伺服系统需要高速度、大容量的控制系统，它运算速度快，精度高，快速响应能力强，无漂移，从而使机床具有优异的动力学特征，达到高线性加工精度和高轮廓加工精度。目前，市场上占统治地位的高速度、大容量的CNC控制系统有德国的Siemens840D和日本的Funuc180iMB系统等。 刀具的选用 当确定好机床设备后，就要着手进行刀具的选择。刀具选择的一个重要原则就是要充分发挥高效机床的性能和效率，避免机床在低速、低效状态下工作。低效状态下工作，高的设备折旧造成生产成本居高不下，导致产品缺乏竞争力。选用高速、高效刀具不要怕贵，既要着眼于刀具的单价，更要着眼于刀具的切削效率和寿命，将单价、效率、寿命以及缩

15、短辅助时间等因素综合起来考虑。选用高速、高效、高寿命的刀具单件产品，其综合生产成本可能更低。 据相关资料显示，发达国家平均刀具费用占生产成本的4%左右，降低刀具费用30%可降低单件产品生产成本1%，提高刀具寿命50%也可以降低成本1%，而提高效率20%可降低成本15%。所以，高效切削刀具是提高生产效率、降低生产成本最活跃、最有效的因素。 物流及工位容器 生产线的物流应简洁、流畅，确保生产节拍，不出现物流中的产品损伤。生产线涉及三种物流，一是毛坯物流，定时定量将毛坯送到生产线；二是成品物流，将生产线的成品定时定量送到装配线的相应装配工位，确保装配节拍；三是加工过程的物流，加工过程中产品由滚道按节

16、拍由上工位输送到下一工位。 为确保物流可靠，应配有必要的工位容量，工位容器应容量适当，结实可靠，方便装卸，利于物流，并适当地配置智能料架和料盒。 全面、全员、全过程的质量控制 生产线的质量控制主要是在加工过程中由设备进行控制，也就是要树立好产品是加工出来的，不是检出来的思想。对于重要参数和关键参数，设备要有在线自动检测、修正补偿功能，确保重要参数、关键参数达标。对生产线的设备要全员参与，进行全面的、全过程的管理、维护、保养，使设备始终处于良好运行状态，这是实现上述思想的关键环节。设立必要的检验工位，进行工人自检、检验员抽检、巡检，避免不合格产品流入下一工位。设立最终检验工位，用高精度的综合量仪

17、对重要参数、关键参数进行最终检测、打标。进行全线数据的采集、存储和追踪，以便于质量分析、改进及问题的处理。 生产线的平面布置 生产线在厂房内的平面布置，通常是装配线同机加线垂直布置。布局应间距合理，疏密得当，方便操作，有利物流，适于维修，便于管理。装配线一般是环型或一字型布局，而机加线常按U型、S型或一字型布局，还要根据生产线的大小、长短、产量、厂房的格局等具体情况而定。1.3国内外研究现状及发展趋势 发动机的整个生产过程是由发动机的零件加工，发动机配装及发动机生产试验三部分组成，发动机总装生产线即包括发动装配及发动机生产试验两个环节，直接关系到整机的性质质量，因此，各汽车生产对发动机总装生产

18、线都予以非常的重视。发动机总装生产线一般由缸体内装线，外装线，缸盖部装线，小总成部装四部分组成，其中缸体内装线，缸盖部装线两部分是保证性能质量的关键。试验又包括生产试验和性能抽验两部分。生产试验100%进行，其主要目的是采取合理的磨合规范以延长发动机寿命，同时，发动机的怠速稳定性，加速稳定性，机燃油即冷却的压力，温度，发动机三漏，异响等项目予以检测。性能抽验主要是检测发动机的功率，扭矩，油耗，排放等性能指标。由于国内大量汽车发动机生产线近10年左右建设的，且大多为合资企业，生产线直接由外国公司设计建设，应该说，国内的水平与国外的水平相差已经不大，现将国内外发动机总装生产线的现状特点及发展趋势归

19、纳如下。（1）装配工具，设备水平不断提高；以前大量采用的定扭矩搬手已被多轴数控拧紧机替代，拧紧机闭环控制，可有予拧紧-回旋一定角度-再拧紧到规定扭矩等多种程序，控制方式可采用扭矩，扭矩-转角，屈服极限等方式，轴数可根据需要设定。使螺纹装配质量得到可靠的保证，同时效率大大提高。但一般国外汽车厂采用的拧紧机数量大，且基本上为全自动控制，而国内汽车厂则由资金限制，一般只在关键力矩采用拧紧机，且手动控制较多。（2）自动化装配迅速发展；装配输送目前均大量采用自动输送机，主要有摩擦机动滚道式，月牙形板练市，光轴送进式等，线间转运则采用移载机，AGV小车，机械手，空中自行小车等。国外因人力价格费用高，很多工

20、厂采用了全自动装配，螺栓，螺母，气门锁块等实现了自动送料-输送-进给-定位-装配-检验等全自动过程，涂胶密封也实现了数控自动化。生产试验则采用自动快接技术等。（3）在线自动检测设备大量采用；如锁块装配完好性检测机械手，气门密封性自动检测机，整机密封性自动检测机，凸轮轴，曲轴旋转力矩自动检测机等，使整机质量保证水平大大提高。（4）注重生产线柔性；如采用非同步柔性输送线，拧紧机轴间距可调，参数可调等，使生产线能够适应不同产品，不同产量的变化。（5）生产线采用计算机，条码技术信息管理；条码技术为全自动柔性装配多品种发动机提供参数改变的信息，同时，实现质量追踪管理。（6）模块化装配已成为降低成本的重要

21、手段；随着经济全球化，全球化配套采购已渐普及，因此，在国外汽车厂，各总成尽量模块化，分总成的装配工作量消化在配套厂，以减少整车厂的装配工作量，降低成本，已成为一种趋势。（7）准时制，拉动式生产，精益生产，敏捷制造等先进生产方式已作为理念模式在国外汽车厂发动机总装生产线上推广。（8）生产试验向着缩短试验时间，冷试验代替热试验的方向发展，但其前提是要求零部件的质量要高，因此，目前国外汽车厂在谨慎的改变，而国内汽车厂则基本采用传统方式。（9）国外汽车公司发动机总装线建设费用普遍较高，一般平均在1000万美金左右，而国内合资汽车公司发动机总装线建设费用也在800万美金左右。 总之，国内，外汽车公司根据

22、自己的国情，企业情况建设发动机总装线，各有特色。只有把企业本身的需求，先进技术，建设成本综合起来，并取得良好的经济效益，才是最成功的生产线。1.4本题研究的内容针对发动机装配线的虚拟装配线进行研究和仿真，虚拟装配线是对真实装配线上的物理模型及其间相互关系的映射、包括与物理车间相对应的虚拟运输带、虚拟机器人、虚拟设备、虚拟人、虚拟装配车间环境等。以沈阳三菱发动机厂总装配车间为研究对象，研究内容包括以下几个部分：（1）汽车总装车间规划研究。（2）发动机总装车间的布局规划研究。（3）总装流水生产线平衡研究。（4）物流管理信息系统的研究。1.5本章小结 本章对项目的背景、课题研究的目的意义的阐述，国内

23、外发动机总装线现状及发展趋势进行了分析，最后提出了本文研究的内容。第二章 汽车总装车间规划研究汽车，作为时下最流行方便的交通工具，越来越得到人们的认可。但是，就是这个最受人们认可的汽车，其生产制造却一直是人们接触不到的秘密。简言之，汽车在生产分为四大工艺，即冲压、焊接、涂装和总装。而汽车的总装配是汽车整车的最后生产环节，是保证汽车出厂质量和生产进度的重中之重，分总成装配和主装配等工艺过程，共有100多道工序，控制的重点是装配过程发生的缺陷和装配力矩、加注量/加注参数等，同时建立重要件、安全件和汽车VIN码的关联，建立汽车族谱。2.1.1汽车总装生产线 汽车总装配是将各种汽车车零、部件按规定的技

24、术要求，选择合理的装配方法进行组合、调试、最终形成可以行驶的汽车产品的过程。 汽车制造总装机械化生产线系统包括整车装配线、车身输送线、储备线、升降机等。2.1.2汽车总装配线的构成（1）强制流水线装配 采用先将车架反放在装配线上，先装上前桥，后桥及传动轴等总成，之后翻转车架再装配其他总成与零件的方案。（2）悬链式输送系统 主要总成均由输送链输送至终装配地点、工位，如前桥输送链、后桥输送链、发动机输送链、驾驶室输送链、车轮输送链等。（3）在线检测系统 总装配车间设置汽车在线检测系统，整车通过在线检测，基本能完成要求的路试项目，达到有效监测产品质量。2.1.3汽车总装生产线工艺流程 汽车制造总装生

25、产线工艺流程由存储区、工件装配区、升降区、检修区、检测区、下线区等组成。2.1.4汽车整车装配设备 汽车整车装配设备主要包括:装配线所用输送设备、发动机和前后桥等各大总成上线设备，各种油液加注设备，出厂检测设备及各种专用装配设备。（1）输送设备：用于总装配线，各总成分装线以及大总成上线的输送。（2）大总成上线设备：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：包括燃油，润滑油、清洁剂、冷却液，制动液，制冷剂等各种加注设备。（4）出厂检测设备：前束试验台，测滑试验台，转向试验台，前照灯检测仪，制动试验台，车速表试

26、验台，排气分析仪。（5）专用装配设备：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。2.1.5汽车总装过程 汽车总装配线由车身储存工段，底盘装配工段，车门分装输送工段，最终装配工段，动力总成分装工段，前梁分装工段，后桥分装工段，仪表总成工段，发动机总成工段。例如：宝马总装过程 车身由涂装线过来后拆卸车门拆卸车门后的车身输送到装配线安装线束安装油箱安装地板布饰安装仪表台安装操纵台内饰安装完毕准备安装前风窗玻璃窗玻璃涂密封胶风窗玻璃安装到位安装座椅安装转向盘车身内部安装完毕进入盘底装配线底盘到位升低盘托架盘底与车身位底盘与车身安装紧固 准备安装车轮完成车轮安装准备安装前后保

27、险杠完成安装前后保险杠放下吊架准备放下底盘托架放下盘底托架 进入盘底调试底盘检测调试完成底盘检测调试完成总装下线调整。 调整设备：车轮定位调整设备，双轴转鼓试验台，前照灯光束调整仪，怠速调整仪，废弃排放量调整设备和雨淋设备等。 汽车的总装配是整个汽车制造过程的最后阶段，汽车整车的质量最终是由总装配来保证的，因为如果装配不当，即使所有零件的加工质量都合格也难以获得符合质量要求的产品；反之，若零件加工的质量不够高，却可以通过制定合理的装配方法，使产品质量合格，由于汽车总装配所花费的劳动量很大，占用时间多、占地场地大，其对整车生产任务的完成，企业劳动生产率以及生产成本与资金周转，市场营销等均有直接影

28、响。因此，必须高度重视汽车整车的总装配工作。2.2 总装车间的布置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（厂房的大小以及产量计划）合理布置总装线。一般而言，整车厂将总装车间分成4个工段：仪表板工段、前围工段、动力总成工段和车门工段，下面分别介绍各个工段及其完成的任务。（1）仪表板工段 车身和车门是分别冲压成型的，为了保持油漆颜色的一致性，在油漆过程中一般会将车门装载在车身上。在总装车间首先要将车门拆下来，然后进行电器线束、密封条等一些内饰安装。这样可以扩大工人的操作空间，同时又避免了工人在操作过程中可能造成的车门油漆刮伤等问题，而拆下来的车门则被

29、输送到车门工段。接着，总装车间再在车身上安装仪表板和仪表板内的所有零部件，包括安全气囊、收放机、空调、加速制动踏板等重要的零部件。一般情况下，这些部件都由不同的供应商提供。（2）动力总成工段 发动机是汽车的心脏，而动力总成则囊括了发动机、离合器、变速箱、前后桥以及悬架等汽车底部重要的零部件。由于动力总成的组成零部件比较多，一般整车厂会将其设置为独立的一条“副线”，工人们在副线上完成动力总成的装配，再由推车把此模块送到总装“主线”，完成动力总成模块和车身的结合。（3）前围工段 在前围工段中，工人为汽车安装上大灯、冷凝器、散热器、前后保险杠、灯、轮胎等零件。根据质量和成本的考虑，每个整车厂所采用的

30、安装自动化程度也不尽相同，一般使用机械手为前后风窗玻璃涂胶，涂好以后工人通过吸盘方式将玻璃安装到车身上。采用自动化方式可以便于控制精度、产量，但是维护成本也比较高，一旦出现故障会导致系统误差甚至生产线中断，给企业造成巨大的经济损失。（4）车门工段 许多整车厂将车门工段设置为又一个“副线”。在总装车间的第一个工段，车门被拆下后就会输送到这里，装配许多高精度的集成电器零件，比如车窗升降控制器、音响、密封条、门内饰板、后视镜等。在完成装配和检测后，这些车门被一一对应地送回总装主线，并安装到原来的车身上。接下来工人将为每辆汽车加注动力转向液、空调制冷液、防冻液、制动液、汽油等。所有的加液工作都由设备自

31、动完成，保证了整车的加注质量。 一般来说，在总装线的最后部分，各整车厂会设置调整检验线，经过前面4道工序后基本成形的汽车将接受一系列的检查，然后进行4门两盖调整和整车的电器部件检测，接着进行车轮定位和灯光调整，以及动态的模拟检测（包括制动力测试等），之后一般会进行最后的密封测试，完成模拟的高强度雨淋试验。 涂装车间 密封测试 拆除车门 仪表工段 动态模拟测试 轮 胎 动力总成工段 定 电器检测 前围工段 位 车门工段 总装线 副线 图2-1 汽车制造企业的总装车间布置简图 随着公司汽车销量的不断提升，发动机装配线的产能也必须提高以满足整车装配的需求。而发动机作为汽车的重要组成部分，作为汽车的“

32、心脏” 发动机先的尤为重要，发动机装配线是一条自动化流水作业生产线，一些自动站设备工作周期时间比较长、节拍慢，严重制约了整线发动机的输出，是整线JPH提升的瓶颈。发动机的生产装配过程通常追求“四个高”，即保证发动机的装配技术条件，实现高精度；保证装配节拍，实现高效率；多机型同时装配，实现高柔性；有效地控制装配精度，实现高质量才能为企业提高更大的经济效益。2.3 发动机的组成 发动机作为汽车的“心脏” 发动机先的尤为重要，一条合理的发动机生产线布置发动机（往复活塞式）由发动机机体、曲轴连杆机构、配气机构、润滑系、冷却系、燃料供给系、点火系、（柴油机没有点火系）和启动装置组成。（1）机体：包括汽缸

33、盖、汽缸体、汽缸垫、曲轴箱、油底壳等。机体是发动机各机构、各系统和部件的安装基础。（2）曲轴连杆机构：包括活塞、活塞环、活塞、连杆、曲轴、轴瓦、飞轮等。它是将热能转换成机械能的机构，并把活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动输出动力。（3）配气机构：包括进气门、排气门、摇臂、推杆、挺杆、凸轮轴、曲轴齿轮及凸轮轴正时齿轮等。（4）润滑系：包括机油泵、集滤器、限压阀、机油粗滤清器、机油细滤清器、油道、机油压力表、油管和机油冷却系等。（5）冷却系：包括水泵、风扇、散热器、分水管、汽缸体及盖的水套、节温器、百叶窗、水温表、放水阀等。（6）供给系：包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进气管、汽

34、油表、排气管、排气消声器等。（7）点火系：包括蓄电池、发电机、断电器、分电器、点火线圈，点火开关、电流表、高压线、火花塞等。如图2-2所示：图2-2 点火系（8）启动装置：包括起动机及其附属装置。如图2-3所示：图2-3 启动装置任务13：曲轴正时齿轮安装任务1：气缸体总成的装配任务8：油底总成的装配和安装任务7：曲轴后油封的安装任务9：短缸体总成气压试验任务2：连杆总成的装配与安装任务5：机油泵带前油封总成的安装任务10：气缸盖带气门机构总成的装配和安装任务11：机油滤清器总成的安装任务3：主轴孔和连杆轴孔的安装任务4：曲轴与曲轴止推片的安装任务6：水泵总成的安装任务12：飞轮总成带信号轮的

35、装配和安装任务14：齿轮罩后盖装配任务24：排气歧管隔热罩的安装任务23：调温气总成的装配与安装任务22：机油标尺管的安装任务21：进气歧管的装配任务16：正时齿轮前罩盖装配任务15：张紧器和正时皮带装配任务17：曲轴皮带轮的安装任务20：发动机皮带的安装任务18：发电机空压机支架安装任务19：发电机空压机动力转向泵的安装任务25：气门室罩的安装任务26：火花塞的装配任务27：发动机总成泄漏的试验任务28：发动机出厂号的打印2.4 发动机总装工艺流程图2.5 发动机装配工艺设计2.5.1 装配工艺设计原则（1）摆脱人为控制因素，用设备控制装配精度以保证装配质量。人的随机性大，不稳定因素多，欲可

36、靠地控制装配精度、保证装配质量必须摆脱人为控制因素。（2）多机兼容，柔性装配。这样可以资源共享，减少投资，提高效益，降低成本。欲实现多机兼容，柔性装配，首先装配工艺应该兼容多个机型实现共线装配；其次，装配托盘应能一机多用，装配设备（拧紧机、压装机、涂胶机和试漏机等）也应能一机多用。（3）满足生产纲领要求，按节拍装配。工序装配内容要合理，物流准时、准确；其次，减少辅助时间，控制好机动时间，实现标准动作装配，准时化操作。2.5.2 装配线工艺规划分析（1）装配工艺分析。根据规划原则以及产品、产能分析，确定装配顺序、工位布置、大致装配方式等内容。确保工艺顺序合理通畅，节拍平衡适中。另外，针对瓶颈工序

37、进行重点分析研究，争取以最小的资源投入并打破生产瓶颈。（2）自动化程度分析。一条生产线水平的高低，很大程度上取决于生产线的自动化程度。从产品质量的角度来分析，自动化程度对产品的质量以及一致性影响极大。从生产效率的角度分析，自动化程度的高低直接关系到生产线的效率，自动化程度越高，生产节拍越短。（3）质量控制分析。一条先进的装配生产线，必须配备完善的质量保证体系，而一套完备的质量保证体系必须有硬件体系和软件体系共同支撑。硬件体系主要由一些精密设备构成，如螺栓拧紧设备、发动机零部件及总成试漏设备、发动机一些性能参数的测试设备、涂胶密封设备和智能料架防错设备等，见图2-4所示主轴承螺栓拧接紧 质量工位

38、配置连杆螺栓拧紧气门拍打试漏凸轮轴盖螺栓拧紧气缸盖螺栓拧紧整机泄漏测试紧减振器螺栓自动拧紧减振器螺栓拧紧紧正时皮带位置检测紧飞轮螺栓拧紧紧测气门下沉量紧柴油机在线冷试紧回转力矩和轴向间隙检测紧气门锁夹位置检测紧 图2-4 软件体系主要是指MES装配管理系统，包括质量管理模块、生产监控模块、设备报警模块、工位装配指导模块等。质量管理模块可控制条码打印，在气缸体上打发动机流水号，记录生产发动机总数、合格数及不合格数，按机型、时间及发动机流水号对发动机装配质量不合格工位（有数据采集的工位）进行统计、记录和打印。 生产监控模块对装配过程、设备工作状态进行监控，同时记录一些自动设备的拧紧数据、测试数据、

39、测漏数据等，具有质量追溯的作用。 设备报警模块预存设备故障类型、解决方案并设定代码，设备出现故障时显示故障类型并提出解决方案，以声光方式报警，并将相关内容存档。 工位装配指导模块是将共线生产的机型的电子装配工艺录入工位电脑中，使得装配工人能够按照作业指导书准确装配，防止错、漏装，同时电子作业指导书具备同步更新的功能，使得产品更改文件能以最快的速度传递给现场，快捷无误。MES装配管理系统的功能（模块构成）见图2-5 图2-5（4）物流分析。物流管理在现代装配生产中的作用日益突出，若要保证发动机按计划、节拍有序进行生产，物流必须做到定时、定量、定位，即将特定的装机零件按一定的数量，在规定的时间，送

40、到指定的装配地点，且保证装配线上物流通畅，杜绝拥堵。细分装配线物流，大可以分成3块，即自制件物流、外协件物流和整机物流。自制件物流要指机械加工线和装配线的零部件输送、存放应该做到简捷、方便和通畅。典型的输送方式有滚道式输送、铲车输送及悬链输送。外协件物流要做到仓储适中，计划配送及时、到位，一般要经过在物流配送场地开箱、清洗（需要清洗件）、上料架等一系列转拨过程，再经铲车运送到装配工位。整机物流包含发动机下线至涂装线或试车线的转运物流，以及合格车出厂或存储的物流，一般整机线到涂装线或试车线采用悬链输送，也有采用小车运送的方式。2.6 总装车间的管理（1）工段化、班组化 工人是企业的核心，现在各个

41、整车厂都非常重视员工的积极性，把工作任务和产品质量转移到企业员工的身上，充分发挥员工的主观能动性，以人为中心、权力下放。在总装车间设置若干工段，每个工段中按照装配模块分成若干个班组，班组长负责绩效考核以及生产任务的完成，实施全面质量管理（TQM）。在班组内部实施阶段性的质量检验，每个工段末尾再进行本工段的质量检验，这样就可以及时地控制成品率，班组内发现的质量问题在班组内解决，这样就大大降低了企业的返修成本，也提高了效率。（2）产能与节拍 生产能力是每个企业在规划阶段，根据产品的市场预期而设置的。生产能力的估算方法如下： 其中 M为年生产能力； Fe为单台设备年有效工作时间（h）S为设备组内相同

42、的设备数量；T为单位产品所需要的加工时间（h/件）。设备都需要一定的保养维护时间，所以采用同类设备Fe的变化不大，因此单位产品所需要的加工时间与合理的工艺要求、工位布置以及工人的操作熟练程度有关，所以工艺合理、工人工作效率高都可以提高产能。目前的整车厂大都根据市场的需求制定生产计划，根据生产计划确定生产节拍，根据生产节拍便可以确定物流量，达到精益生产。生产节拍是流水线上生产出两个相同产品的时间间隔。节拍是大批量流水线的重要参数，也是确定生产物流的依据。（生产物流就是向流水线提供需要装配的零部件和其他物资）节拍的大小取决于计划期生产任务的数量以及完成任务的时间。节拍 式中Fe为计划期内有效工作时

43、间；N为计划期生产任务数量(含废品数)。按照上式计算出的节拍称为计划节拍或平均节拍。而整车厂流水线上实际生产两个相同制品的时间间隔为该工序的工作节拍。其计算公式为：式中ti为第i工序单件时间；Si为该 工序的工作地数量。节拍的大小可以根据生产计划进行调整，以达到最合理的生产。（3）物流准时生产（JIT）和顺序供货(JIS) 准时生产JIT（Just In Time）的基本思想为：在需要的时候，按需要的量生产并提供所需要的产品，也就是通过对库存的管理，达到无库存或库存量最小的状态。顺序供货JIS（Just In Sequence），简单地说就是JIT的一种特殊而极端的状态。在JIT的要求下，一些

44、汽车零件供应商只能批量生产、顺序供货。在JIS的要求下，必须做到顺序生产、顺序供货。顺序生产、顺序供货这种模式要求整车厂要把它的生产节拍延伸到供应商的生产中，减少甚至最终取消供应商的仓库，使两者完全耦合，这种耦合对供应商的供货节拍、生产节拍、响应时间、质量保证等方面则有更严格的要求。 对于总装车间内部，各汽车生产厂借助“看板”达到精益生产。总装车间发出生产指令，物流中心具体负责实施，当某工位用完一箱零件后，就把取货“看板”挂到看板架上，物流中心负责带着取货看板和空工位器具到上一道工位去取相应数量的零件，上道工位再从它的上一道工位领取相应数量的零件进行加工，以补充被取走的数量，依次类推，直到原材

45、料供应部门。这样大大降低了储备数量，减少了总装车间的储物区域面积。“看板”与在制品同时在一起存放，只要一看“看板”就可以知道在制品的品种和数量。通过实施看板管理极大地提高了生产物流和现场管理水平。 总装流水线的设置也是物流效率的决定因素之一，一般要将需要供应装配部件的区域尽量靠近物流中心，并且按照需供应装配部件的大小尺寸来安排距离的远近，一般来说大的零件比如座椅之类的相比小的零部件而言更接近物流区，这样就能在最大程度上减少车间内物流的距离，提高物流的效率，达到准时生产、顺序供货（文中表示为国内3家整车厂的总装车间对比）。（4）柔性生产线 先进的汽车制造企业通常采用订单化生产，这样既可以尽可能节

46、省库存，也可以平衡销售市场的矛盾，畅销车型不再一车难求，滞销车型不再大量积压。为了达到这样的目的，现在大量的汽车总装车间都采用了柔性生产，在设计中的表现为，在生产线上实现了混线生产，同一条总装线可以完成两至三个车型的总装需要，而且每个车型也根据订单实现不同的装配要求，例如配置不同的型号和排量的发动机、电子设备和内饰等。如果汽车制造企业不使用柔性生产，则需要增加一条生产线，大大增加了设备和成本的投入，延缓了新车型上市的时间。此外，柔性生产线也迎合了“多品种小批量低成本”的汽车生产趋势。 由于车型的不同，它们的外形尺寸、重量各有差异，所以在设计中要考虑兼容，考虑到最大件的外形尺寸和最重件的重量，在装配线的节距设计中，在吊具或托架中要考虑可以灵活转换。考虑最大车型的长度来制定装配线的节距，在设备的选型上也同样要考虑多种车型或经过简单切换即能完成任务的设备，在车间的周边设置集装箱泊位，对大件、重件实施及时供货，在每条装配线的末端均设有质量检测点来保证产品的质量。加强对于操作工人的培训，实施