图1 压力机

本文在分析某大型轿车厂一期工程的基础上，论述了换型扩产工程的轿车冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺和装配工艺，该项目的实施极大地提高了工厂的技术水平和多品种生产能力。

某大型轿车厂是按照经济规模集中投入、瞄准国际先进水平建设的中外合资的现代化轿车生产基地。随着轿车需求量的持续增长以及尾气排放标准的不断提高，该厂应对竞争实施了换型扩产工程项目。

在全面分析原有状况的基础上，该厂充分利用了现有的生产线、厂房、公用设施、工艺装备、物流及辅助部门，对工艺和设备技术、土建工程、公用动力设施、环境治理、安全卫生、物流组织和总图布置等各方面，采用了将有效的技术改造与全新的设计理念，将世界先进与现有行之有效的生产技术有机结合的方式，成功地用较少的投入，将年产15万辆轿车的工厂改造成具有年产30万辆多品种轿车能力的现代化新厂。

冲压工艺

该厂增加开卷落料自动线，将原有70000kN手工操作的冲压线更换为81000kN自动冲压线，为原有3条冲压线添置自动化系统，新建用于安装开卷落料线的厂房。通过这些措施，利用较少的投资使其产能翻一番。

1.以世界先进水准提升开卷落料技术

引进世界领先的自动开卷落料线，极大地提高了各种车型外表面件和形状复杂的零件毛坯的尺寸精度和表面质量，并为将来生产铝板冲压件（先进的铝车身新车型）预留了功能位置。

2.引进国内第一条带有“三动”压力机的自动冲压线

21000kN压力机为带液压拉伸垫的“三动”压力机。工作台内气垫为8点气垫，公称压力为800～6000kN，设定可编程，公称压力在拉深过程中是可调整的，单个压力点是独立的并且是单独可调的，有闭锁缓冲垫。压机带滑块快速夹紧器，夹紧器可单个选择，行程锁紧装置允许在任何位置锁紧。压力机有2套带快速夹紧装置的活动工作台。

12000kN后续压机为多连杆机构驱动滑块，工作台内气垫公称压力200～2000kN，调整可编程，带有回程闭锁和滑块液压过载保护，滑块内气垫2500kN。每台压力机有2套带快速夹紧装置的活动工作台。

图2 焊装车间

冲压线配备有先进的自动化拆垛、清洗、喷油、对中、传输及上下料手。2个拆垛站的磁力分层器具有双料识别功能。在拆垛手和拉延压力机上料手之间设有皮带输送系统输送钢板。

3.先进的自动化技术与老线相结合

引进先进的自动化系统改造原有两条44000kN冲压线（1台14000kN双动压力机和5台6000kN单动压力机）和1条70000kN冲压线（1台20000kN双动压力机和5台10000kN单动压力机），将其改造成全自动生产线。既提高了生产率，又保证了外覆盖件及精度要求较高的零件的质量。引进的自动化系统包括先进的自动化拆垛车、清洗喷油装置、对中台、翻转装置、输送装置及上料机械手和下料机械手。

焊接工艺

新焊装车间沿着老焊装车间新建长条形厂房，先期建成三厢轿车生产线，后期在此基础上加入了两厢轿车生产线，实现了两种车型绝大部分工作的混线生产，达到510台/天的能力。

1.“美安达”布置方式

平面布置上采用具有灵活性的“美安达”布置方式，紧凑而有柔性，整个系统由机动辊道、输送滑橇和升降机等组成。

2.一次规划分四期实施，有效降低投资风险

一期购置除补焊夹具外的大部分夹具，运输以人推工艺车为主；二期增加剩余的机械化运输设备，取消一期的手工转运车；三期增加补焊夹具，添置必要的焊接设备；四期增加预留的生产线，即第二条调整线和车身补焊线。

3.激光焊技术的应用

激光焊技术不仅应用在车顶流水槽，还应用于后行李箱盖上，用一套激光发射器分别在相距较远的两个区域进行激光焊接，有效地提高了车身的连接强度和密封性，同时也改善了车身的抗腐蚀性能。

4.先进的控制技术

整个车间控制系统的改造经多方案比较和不断优化，采用了很多当时先进的控制技术，如：采用现场总线技术和DeviceNet网络、操作员接口、模块化电机起动器，集成于1个开放式控制平台。模块化电机起动器将电机控制器集成为1个网络平台，使用插接件技术连接，便于安装调试和维护。

图3 焊装现场

5.滑橇输送系统接近国际水平

（1）辊床：采用齿型带传动，滚子表面包耐磨静音材料，辊床支架采用螺栓联结；

（2）移行机、旋转台：轨道采用异型钢，并做到高度可调，走轮及导轮表面包耐磨静音材料；

（3）开发设计了滑橇自动检测装置这一新设备，对撬体纵梁、支点等进行自动检测。

6.设置识别系统

设置识别系统解决国内最复杂的多品种混线进涂装车间的难题。

7.改造悬挂积放输送机

各生产线间工件输送及储存的滑橇输送机，悬挂积放输送机均布置在工艺钢结构的上部。在悬挂积放输送机的线路设置上，与滑橇输送机统一考虑，经多方案对比、优化，做到悬挂积放输送机的带件线仅与滑橇输送机的空橇储存线局部重合，降低厂房高度，减少厂房网架负荷，进而降低厂房造价。

8.排风管设置

车间的焊接烟尘净化，采用下排风方式，每台焊接夹具均根据焊点位置设置一些排风管，这些排风管汇总成一根管进入地下，与焊接夹具的电气控制管线一起布置在地沟中。这样生产线地面上的公用管线整齐简洁，又不影响工人焊接操作，焊接烟尘排除效果好，生产环境好。

9.螺柱焊机器人焊接

两种白车身总成上各有80多个螺柱，绝大部分的螺柱采用了螺柱焊机器人焊接，既提高了螺柱的定位精度和焊接质量，又克服了手工焊接螺柱需要大量定位夹具的缺点。

10.采用激光检测机

为了确保车身尺寸精度，在车身下部线、主焊线和车门线上均采用激光检测机对车身下部总成、车门总成和车身总成进行在线检测。在调整线上采用检验夹具对门洞、窗框等进行在线检测；此外，采用三坐标测量机和检验夹具对白车身总成及分总成进行抽检，有效地提高了产品的质量。

图4 输送线

涂装工艺

1.原有厂房改造

改造原有30万辆前处理、电泳生产线，新建一条15万辆电泳烘干线和一条15万辆PVC生产线，改造原有 30万辆中涂喷漆线，新建一条15万辆中涂烘干线。

原有厂房改造特点：

（1）“边生产边改造的建设模式”是本次改造的一大亮点。涂装车间采用连续式生产方式，工件依次通过各条生产线，完成整个涂装生产过程。如果有一条生产线停产，势必导致整个车间停产。全车间大部分生产线产量均需翻番，并要在不停产情况下进行改造（每天产量均在600台以上），难度可想而知。通过采用“生产铺主线，停产连接口”，充分利用各个节假日成功完成整个车间的改造，并实现了改造结束当年实现达产（30万辆纲领），为我国汽车行业涂装车间“边生产边改造的建设模式”提供一个范例。

（2）在保证正常生产前提下，改进原有工艺，提高车身质量。原有涂装工艺在电泳烘干后设有在线检查，但打磨和钣金修整设在中涂擦净前，这种工艺容易污染车身。此次采用最新工艺，将打磨和钣金修整设在电泳烘干后，并设置在一层，这样从根本上解决了由于打磨带来的对车身的二次污染。

（3）采用机器人喷胶技术，改善工人操作环境，提高涂层质量。涂胶线通常被列为工人操作环境较脏的工位，工人在机械化吊起的工件底部喷涂作业，飞溅物经常落在工人身上。此次采用“滑橇＋翻转小车”输送系统，将车身进行180°翻转，工人不再需要在车身底部工作，同时引进6轴喷胶机器人代替手工，从根本上解决了工人环境差的问题。

图5 白车身储存区

2.新建厂房和内部设备

新建灌蜡和第二条面漆线厂房和公用设施，新建灌蜡生产线和面漆生产线。

（1）采用世界先进的水性涂料涂装工艺和灌蜡工艺，满足环保发展要求。采用水性涂料涂装工艺，从根本上解决了涂料中的溶剂对大气产生的污染，满足了环保发展的要求。喷涂设备可满足由溶剂型改为水性涂料的使用要求。当时国内尚未开发出适用于轿车车身的水性涂料，建成后先采用溶剂型涂料涂装，当国内开发出适用于轿车车身的水性涂料时，再采用水性涂料。空腔防腐采用先进的灌蜡工艺，保证整车12年无穿孔的防腐要求。原喷蜡工艺采用溶剂型蜡，有机溶剂含量很高，现灌蜡工艺采用固体蜡，不含有机溶剂。

（2）设置颜色编组站，节约材料，降低成本。为节约油漆材料，减少有机溶剂排放量，同时满足将来“订单式管理”，在中涂后设颜色编组站，编组后的车身成批进入面漆喷漆室，减少了相对换色频率，减少有机溶剂排放量。每次换色时，至少消耗1kg有机溶剂，如果一台车一换色，15万台车需要消耗150t溶剂，约合250万元，采用颜色编组后仅需要35万元。

（3）在国内最先采用国际先进的面漆前水洗工艺，提高喷涂质量。通常在面漆前需要对车身表面进行打磨，去除中涂后车身表面质量缺陷，然后利用粘性抹布对车身表面擦净或利用自动鸵鸟毛擦净机擦去车身表面打磨灰尘，但两者都不能解决车身缝隙和腔体内积落的灰尘，从而造成喷涂质量下降和喷漆室内的污染。通过面漆前水洗工艺彻底解决了这个问题，提高了喷涂质量，降低了面漆车身的返修率。

（4）采用先进的“变节距”技术，提高产品质量。为保证每次换色时的清洗效果，采用先进的“变节距”技术，即面漆喷漆线设计时按三种节距考虑，提高换色时间，保证清洗效果。

（5）多品种、多等级混线生产方式。通过改造后实现了普及型和高级型共五种车型的多品种、多等级混线生产，同时实现了“A级”、“B级”和“C级”车混线生产，填补国内空白。为降低滑橇输送系统的噪声及减少输送系统对橇体的磨损，滑橇输送系统采用齿形带及皮带的传输方式，滚床全部采用非金属材料。

装配工艺

改造原有轿车装配线，实现新老产品的混线生产和生产能力的提高。

1.充分利用时间

在生产“满负荷”条件下，利用长假克服重重困难实现装配线的改造。

2.采用先进的模块化工艺装配技术

采用了先进的模块化工艺装配技术提高装配线的混线能力和生产能力。利用原有的轿车装配线通过两种新车型，必须提高生产线新老产品共线生产的通过性及生产能力。针对这个要求，总装车间工艺设计采用了先进的模块化工艺装配技术，以及多种车型混线生产的柔性生产技术，确保整车装配质量。

3.重新布置悬链的4个传动装置

重新布置悬链的4个传动装置解决单链多驱动受力不均及同步控制的难题，处于国内领先水平。在机械化方面，根据新车型混线生产的情况，重新计算了总装悬链的张力，根据总装悬链张力的变化，合理布置总装悬链的4个传动装置的位置，使总装悬链张力基本平衡，4个传动装置均衡出力，解决了单链多驱动受力不均及同步控制的难题。

4.采用先进技术降低悬链故障率

生产和安装原输送系统悬链的厂家不同，时间也不同，各线之间的转线处屡有故障发生。此次改造，转线处均加装推车机，消除转线的故障。在车身输送线增加一个可以快速切换备用传动装置，减少了该线故障率。采用新型平衡轨系统，结构简单实用，为实现模块化装配节省了空间。

5.采用多项控制技术

在电控方面，采用实时监控系统，采用可冗余的ControlNet网络，实现高速、大容量和高可靠性的数据通信。现场生产设备的工作状态、工作参数全部采集到中控室，由开放式监控软件RSVIEW32处理显示记录打印，自动故障报警，并可在中控室生产线起停、改变控制参数等。鉴于设备的高度分散性，采用现场总线DeviceNet控制，共有12个现场总线网络，总长度达3000m，共有200多个节点。该系统运行稳定、故障查询快速，有效地降低了设备故障。

6.采用先进的计算机管理系统

总装车间采用先进的计算机管理系统用于组织、协调和调度整个车间的装配生产，自动采集装配质量信息和设备运行信息，对装配质量和设备运行进行实时监控。

7.引进高水平的检测设备

为保证整车出厂质量，引进高水平的检测设备，包括四轮定位、车速表校验、制动性能检测、怠速调整、排气分析、道路试验、整车密封性淋雨试验、灯光检测及整车综检等一系列检测设备。

8.采用多轴电动螺栓拧紧机

整车关键部位的螺纹连接均采用多轴电动螺栓拧紧机，拧紧机应具备扭矩控制、扭矩监测、角度控制、角度监测和屈服点控制功能，提高了螺栓装配精度，并实现了对拧紧结果进行存储、打印及统计分析等功能。

9.其他

风档玻璃涂胶采用进口自动涂胶设备。驾驶系统、座椅、车头模块和蓄电池等各种大件的装配均采用机械手，提高了装配质量和生产效率，减轻了工人劳动强度。各种油液品的加注采用真空加注设备及定量加注设备。

拆除部分原有国外二手设备，新增底盘模块分装、输送举升线，新增动力总成分装线、发动机传动器分装线及副车架分装线。驾驶系统模块、前端模块、动力总成和后轴等总成分装均采用积放链吊具、柔性摩擦辊道等输送线，实现连续流水生产方式。

结语

换型扩产30万辆工程项目的实施极大地提高了工厂的技术水平和多品种生产能力，为其近年产销量的提升做出了重大贡献，不仅创造了良好的经济效益，而且为许多零部件配套企业带来了新的机遇。因其换代产品高质量和高技术的要求，促进了相关行业的技术改造和技术进步，取得了良好的社会效果。