現(xiàn)今產(chǎn)品向個(gè)性化、多樣化、全球化、小批量方向發(fā)展，流水線總裝式的大批量生產(chǎn)方式因?yàn)槠渥陨淼脑颍ㄔ谙鄬?duì)固定生產(chǎn)時(shí)間段中進(jìn)行重復(fù)生產(chǎn)的方式）而限制了產(chǎn)品種類的多變性，所以已經(jīng)不能適應(yīng)快速反應(yīng)的市場(chǎng)和商品多樣化的需求。為此，有人提出了用戶化大批量生產(chǎn)，即采用大量生產(chǎn)的成本生產(chǎn)出滿足用戶個(gè)性化的大量產(chǎn)品。用戶化大批量生產(chǎn)模式強(qiáng)調(diào)在現(xiàn)有的流水線上進(jìn)行工位的整合和調(diào)整、各工位作業(yè)量的均衡工藝的并行設(shè)計(jì)和物流的順暢，從而實(shí)現(xiàn)敏捷制造（Agile Manufacture，AM）和高柔度裝配。用戶化大批量生產(chǎn)必須從零件裝配成產(chǎn)品，所以裝配在AM中占有重要的地位。如何有效實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)品裝配自動(dòng)化和柔性化，如何將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用到裝配工藝的問題日趨成為汽車行業(yè)提高流水線總裝效率的關(guān)鍵。

1 汽車裝配工藝裝備概況

1.1整車裝配工藝裝備概況

整車裝配線，一般是指由輸送設(shè)備（空中懸掛和地面）和專用設(shè)備（如舉升、翻轉(zhuǎn)、壓裝、加熱或冷卻、檢測(cè)、螺栓螺帽的緊固設(shè)備等）構(gòu)成的有機(jī)整體。

整車裝配所用的設(shè)備主要包括：裝配線所用輸送設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)和前后橋等各大總成上線設(shè)備、各種油液加注設(shè)備、出廠檢測(cè)設(shè)備以及各種專用裝配設(shè)備。

1）輸送設(shè)備。輸送設(shè)備主要用于總裝配線、各總成分裝線以及大總成上線的輸送。完成汽車裝配生產(chǎn)過程最重要的設(shè)備之一是汽車總裝線。

2）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)工位上線所采用的輸送、吊裝設(shè)備。車輪上線一般采用普通懸掛輸送機(jī)和積放式懸掛輸送機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)、前橋、后橋、駕駛室等大總成上線，傳統(tǒng)的方式是采用單軌電動(dòng)葫蘆或起重機(jī)。

隨著汽車裝配的機(jī)械化、自動(dòng)化水平的提高，目前各大總成上線普遍采用自行葫蘆輸送機(jī)和積放式懸掛輸送機(jī)，也有少數(shù)廠家采用了帶有升降裝置的電動(dòng)磁軌小車（AGV）自動(dòng)上線。

3）各種油液加注設(shè)備。隨著轎車技術(shù)的引進(jìn)，燃油、潤滑油、清潔劑、冷卻液、制動(dòng)液、制冷劑等各種加注設(shè)備的水平也有了很大的提高，由過去的手工加注發(fā)展到采用設(shè)備定量加注，直到自動(dòng)加注。

尤其是在轎車裝配中，普遍采用具有抽真空、自動(dòng)檢漏、自動(dòng)定量加注等功能的加注機(jī)，保證加注的質(zhì)量。

4）出廠檢測(cè)設(shè)備。整車出廠試驗(yàn)的水平也有較大的提高，由過去采用室外道路試驗(yàn)發(fā)展到現(xiàn)在采用室內(nèi)檢測(cè)線。出廠檢測(cè)線一般由前束試驗(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)備組成。

5）專用裝配設(shè)備。隨著汽車產(chǎn)量的提高和對(duì)質(zhì)量的高要求，高效專用的裝配設(shè)備進(jìn)入裝配線。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于整車裝配的主要專用裝配設(shè)備有：車架打號(hào)機(jī)、底盤翻轉(zhuǎn)機(jī)、螺紋緊固設(shè)備、車輪裝配專用設(shè)備、自動(dòng)涂膠機(jī)、板簧襯套壓裝機(jī)、液壓橋裝小車等。

1.2發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工藝裝備概況

發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工藝裝備主要分為五個(gè)類型：總成和分總成裝配線、移載翻轉(zhuǎn)設(shè)備、自動(dòng)擰緊設(shè)備、專用裝配設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備。

1）發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線的型式。國內(nèi)各發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)所采用的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線型式較多，大致可歸納為：自由滾道+雙鏈橋架小車式、自由滾道+單鏈牽引地面軌道小車式、自由滾道+帶隨行支架地面板式、自由滾道+單鏈牽引地面軌道小車式+帶隨行支架地面板式、懸掛鏈?zhǔn)降?。這幾種裝配線的主線皆為強(qiáng)制流水（連續(xù)或間歇），裝配對(duì)象與主線的運(yùn)行是一致的（同步），故稱為同步裝配線或剛性裝配線。

2）專用裝配設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備。在轎車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配中普遍采用定轉(zhuǎn)矩的多頭螺栓（母）扭緊機(jī)（也稱裝配機(jī)）。擰緊方法采用控制轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)角法，這種方法是目前世界上最先進(jìn)的螺紋連接方法。此外，還采用氣門自動(dòng)裝配機(jī)、裝配機(jī)械手、自動(dòng)涂膠機(jī)等設(shè)備。在關(guān)鍵的裝配工序后都設(shè)有專門的檢查工位，采用自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備控制裝配質(zhì)量。

3）發(fā)動(dòng)機(jī)出廠試驗(yàn)設(shè)備。發(fā)動(dòng)機(jī)出廠試驗(yàn)是發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的最后檢驗(yàn)。在大量生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，發(fā)動(dòng)機(jī)出廠試驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)向全自動(dòng)化臺(tái)架系統(tǒng)發(fā)展。

1.3變速器及車橋裝配工藝裝備概況

變速器及車橋總成裝配線也與發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線一樣，由剛性裝配線向柔性裝配線方向發(fā)展，輸送線的型式同發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配一樣，也有四種型式，但目前采用較多的是摩擦式機(jī)動(dòng)輥道式。在裝配線上配備各種專用裝配設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備。

2 汽車裝配工藝裝備制造水平現(xiàn)狀

先進(jìn)的裝配工藝需要先進(jìn)的工藝裝備，工藝裝備設(shè)計(jì)制造水平，對(duì)保證高效率的生產(chǎn)和高質(zhì)量的產(chǎn)品至關(guān)重要，也是汽車裝配技術(shù)水平的標(biāo)志。隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，我國從國外引進(jìn)了大量先進(jìn)的設(shè)備，使汽車工業(yè)裝備水平有了很大的提高；同時(shí)，許多設(shè)備制造企業(yè)也紛紛引進(jìn)技術(shù)，購買產(chǎn)品生產(chǎn)專利權(quán)，合資合作生產(chǎn)國內(nèi)急需的裝備。在機(jī)械加工、鑄造、沖壓、焊接、涂裝等設(shè)備方面均取得了一定的進(jìn)展。但從整體來說，國內(nèi)的裝備制造水平尚不能滿足汽車工業(yè)發(fā)展的需要，幾大轎車廠所用設(shè)備70都是引進(jìn)設(shè)備。就裝配工藝裝備而言，與其它工裝設(shè)備相比，由于技術(shù)要求高（特別是試驗(yàn)設(shè)備），且大多為非標(biāo)設(shè)備，我國設(shè)備廠家開發(fā)裝配設(shè)備難度較大，導(dǎo)致我國裝配設(shè)備的發(fā)展落后于其它設(shè)備的發(fā)展。

汽車裝配工藝裝備主要分為六大類：試驗(yàn)設(shè)備、輸送設(shè)備、全自動(dòng)裝配線、加注設(shè)備、螺栓緊固設(shè)備和專用裝配設(shè)備。目前，國內(nèi)這幾類設(shè)備的生產(chǎn)情況如下：

1）試驗(yàn)設(shè)備。這類設(shè)備主要以引進(jìn)為主，僅有一些簡(jiǎn)單的試驗(yàn)設(shè)備由國內(nèi)自行制造，主要是由于生產(chǎn)這類設(shè)備需要了解試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備精度要求高，且各種不同的產(chǎn)品試驗(yàn)設(shè)備不同，因此，目前國內(nèi)還沒有專門的試驗(yàn)設(shè)備生產(chǎn)廠家，這類設(shè)備都是由一些研究所設(shè)計(jì)制造。

2）輸送設(shè)備。輸送設(shè)備有剛性和柔性兩類。剛性輸送設(shè)備主要有板式輸送帶、普通懸掛輸送機(jī)等，這類設(shè)備國內(nèi)完全能夠制造生產(chǎn)，并且質(zhì)量可靠。

柔性輸送設(shè)備分三種：第一種是整車柔性輸送設(shè)備、積放式懸掛輸送機(jī)和自行葫蘆輸送機(jī)，這種設(shè)備在80年代末我國一些設(shè)備生產(chǎn)廠引進(jìn)了國外先進(jìn)技術(shù)，因此，這種設(shè)備目前國內(nèi)能夠制造并且質(zhì)量可靠；第二種是發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、前后橋等大總成柔性輸送設(shè)備（中型非同步輸送線），這類設(shè)備國內(nèi)能夠設(shè)計(jì)制造，但質(zhì)量不過關(guān)，設(shè)備壽命短；第三種是空氣濾清器、減振器、微電機(jī)等零部件柔性輸送設(shè)備（輕型非同步輸送線）。該種設(shè)備國內(nèi)能夠設(shè)計(jì)制造，并且質(zhì)量可靠。

3）全自動(dòng)裝配線。一般用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零部件裝配生產(chǎn)中。這類設(shè)備國內(nèi)質(zhì)量不過關(guān)，需要引進(jìn)。

4）加注設(shè)備。普通定量加注設(shè)備，國內(nèi)能夠設(shè)計(jì)制造，并且質(zhì)量可靠。抽真空定量加注設(shè)備國內(nèi)還不過關(guān)，需要引進(jìn)。

5）螺栓緊固設(shè)備。普通螺栓擰緊設(shè)備，國內(nèi)能夠制造生產(chǎn)，并且質(zhì)量可靠；定扭螺栓擰緊設(shè)備，國內(nèi)少數(shù)廠家也能夠生產(chǎn)，但設(shè)備可靠性差。這類設(shè)備目前以引進(jìn)為主。

6）專用裝配設(shè)備。目前我國各類汽車產(chǎn)品裝配生產(chǎn)線上的各類專用裝配設(shè)備，一部分是隨著引進(jìn)產(chǎn)品制造技術(shù)引進(jìn)的；另一部分是通過消化引進(jìn)設(shè)備自行設(shè)計(jì)制造的。

3 汽車裝配技術(shù)及裝配工藝裝備的發(fā)展趨勢(shì)

3.1汽車裝配技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

近年來，隨著汽車消費(fèi)市場(chǎng)需求的個(gè)性化和多樣化，汽車裝配作業(yè)也從傳統(tǒng)的單一品種、大批量生產(chǎn)向多品種、中小批量轉(zhuǎn)化，裝配生產(chǎn)的批量性特點(diǎn)趨于復(fù)雜，安裝零件的品種、數(shù)量進(jìn)一步增多，對(duì)零部件的接收、保管、供給、裝配作業(yè)指導(dǎo)等都提出了新的要求。市場(chǎng)的變化必將使裝配生產(chǎn)方式產(chǎn)生新的變革，逐步向裝配模塊化、自動(dòng)化裝配技術(shù)與柔性裝配系統(tǒng)（FAS）、汽車虛擬裝配系統(tǒng)（AVAS）發(fā)展。

1）裝配模塊化。所謂模塊，是指按汽車的組成結(jié)構(gòu)將零部件或子系統(tǒng)進(jìn)行集成，從而形成一個(gè)個(gè)大部件或大總成。而生產(chǎn)裝配模塊化，即汽車零部件廠商生產(chǎn)模塊化的系統(tǒng)產(chǎn)品，整車廠商只對(duì)采購的模塊化產(chǎn)品進(jìn)行裝配即可完成整車生產(chǎn)。

2）柔性裝配系統(tǒng)（Flexible Assembly System，簡(jiǎn)稱FAS）是近年才發(fā)展起來的一種多品種自動(dòng)裝配系統(tǒng)。它是由計(jì)算機(jī)控制的具有高度的裝配自動(dòng)化、裝配柔性、生產(chǎn)率及較好的可靠性的自動(dòng)裝配系統(tǒng)。是柔性制造系統(tǒng)（FMS）的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

FAS的發(fā)展與裝配機(jī)器人的迅速發(fā)展分不開，柔性裝配系統(tǒng)是可編程序、可擴(kuò)展、可更換并具有人機(jī)接口系統(tǒng)，由裝配機(jī)器人系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、零件自動(dòng)供料系統(tǒng)、工具（手部）自動(dòng)更換裝置及工具庫、視覺系統(tǒng)、基礎(chǔ)件系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)組成。從結(jié)構(gòu)上可分為柔性裝配單元（FAC）和柔性裝配系統(tǒng)（FAS）。柔性裝配單元是借助一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器人按程序完成各種裝配工作，采用機(jī)械視覺系統(tǒng)、超聲波陣列測(cè)零件位置及有關(guān)參數(shù)。柔性裝配系統(tǒng)一種是柔性多工位同步系統(tǒng)，由傳送機(jī)構(gòu)組成的固定或?qū)Ｓ醚b配線；另一種柔性裝配系統(tǒng)是組合式結(jié)構(gòu)，由裝配機(jī)、工具和控制裝置組合而成。柔性裝配系統(tǒng)能在一條裝配線上同時(shí)完成多個(gè)品種的安裝工作。

3）汽車虛擬裝配系統(tǒng)（Automobile Virtual Assembly System）是利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)建立汽車零部件主模型。根據(jù)主要模型形狀特性、精度特性、約束關(guān)系，進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬裝配一干涉分析一模擬裝配等的多次反復(fù)，以達(dá)到預(yù)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)過程，并通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product Data Management，PDM）將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）統(tǒng)一集成起來，具有高適應(yīng)性和高柔性的集成化裝配系統(tǒng)。

汽車虛擬裝配工藝主要包括三部分：①汽車總裝產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。直接來自工具層中PDM，總裝產(chǎn)品數(shù)據(jù)主要包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品裝配數(shù)據(jù)；②裝配單元?jiǎng)澐?。它是裝配作業(yè)均衡的基礎(chǔ)，是裝配工序的直接來源，也是裝配工具選用的依據(jù)，主要包括確定裝配單元的任務(wù)，技術(shù)要求，裝配工、夾具的選用，裝配工序卡；③裝配作業(yè)均衡。它是解決裝配線的平衡問題，達(dá)到平均分配作業(yè)量的目的，以提高汽車裝配的生產(chǎn)效率，降低制造成本。

3.2汽車裝配工藝裝備發(fā)展趨勢(shì)

隨著汽車裝配技術(shù)的提升，汽車裝配工藝裝備也隨之迅速發(fā)展。整車裝配線和零部件裝配線向模塊化、自動(dòng)化、柔性化和虛擬化方向發(fā)展，以滿足多品種生產(chǎn)和自動(dòng)化裝配要求；輸送設(shè)備向柔性輸送設(shè)備方向發(fā)展；加注設(shè)備向真空式、自動(dòng)檢漏和自動(dòng)定量加注方向發(fā)展；試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備已大量應(yīng)用光、機(jī)、電一體化技術(shù)，并采用計(jì)算機(jī)測(cè)控，有些檢測(cè)設(shè)備具有專家系統(tǒng)和智能化功能，能對(duì)汽車技術(shù)狀況進(jìn)行檢測(cè)，并能診斷出汽車故障發(fā)生的部位和原因，引導(dǎo)維修人員迅速排除故障，向微機(jī)控制、數(shù)字化、高精度、智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展；螺栓緊固設(shè)備向定轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)角的多頭螺栓扭緊機(jī)方向發(fā)展；專用裝配設(shè)備向高精度、適應(yīng)性強(qiáng)、自動(dòng)化方向發(fā)展，一臺(tái)專機(jī)應(yīng)能適應(yīng)2～3種產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，以適應(yīng)多品種生產(chǎn)的要求；以靜扭扳手和定轉(zhuǎn)矩電動(dòng)扳手替代沖擊式氣動(dòng)扳手是裝配工具的發(fā)展趨勢(shì)；一些產(chǎn)量大、零件數(shù)量少的零部件裝配線趨于采用全自動(dòng)裝配線；將柔性裝配線和其上的各種裝配專機(jī)及檢測(cè)設(shè)備有機(jī)地結(jié)合在一起，由同一廠家設(shè)計(jì)、制造、安裝，即交鑰匙工程，是今后裝配設(shè)備制造的發(fā)展趨勢(shì)，這樣便于保證設(shè)備的制造質(zhì)量，避免扯皮現(xiàn)象，有利于提高裝配工藝裝備的整體制造水平。

4 結(jié)束語

隨著汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，提高勞動(dòng)效率、降低成本一直是汽車制造廠家非常關(guān)心的問題。根據(jù)部分調(diào)查分析，目前我國汽車整車生產(chǎn)企業(yè)中，采用自動(dòng)裝配的零件只占10～15，而且人工裝配每小時(shí)僅有43min進(jìn)行作業(yè)，裝配費(fèi)用占產(chǎn)品總成本的20～70，大大地高于發(fā)達(dá)國家。由于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配每小時(shí)平均可作業(yè)57.5min，所以采用自動(dòng)裝配技術(shù)與柔性裝配系統(tǒng)（FAS）、汽車虛擬裝配系統(tǒng)（AVAS）能夠滿足當(dāng)前市場(chǎng)需求的快速多變和不確定性要求，用最低的成本生產(chǎn)滿足用戶的汽車產(chǎn)品，從而在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

（轉(zhuǎn)載）