1984年10月,上海大众汽车合营合同在北京人民大会堂正式签署,开创了中国轿车合资的先河。上海大众汽车30年光荣历程亦由此开启。
通过引入德国先进的技术和经验,结合中国的本土化优势,上海大众汽车为中国汽车产业探索出了一条独特的合资发展模式,培育和带动了一大批中国汽车零部件企业的发展,为中国汽车工业的快速发展做出了积极贡献。
而作为上海大众汽车总部所在地,安亭生产基地也是上海大众汽车最早的轿车生产基地。正是从上海安亭开始,上海大众汽车开始了30年的卓越征程,并以安亭为中心,逐步将生产布局延伸至南京、仪征、宁波、乌鲁木齐、长沙,更将德国大众全球统一的质量标准带到各地的工厂和生产工艺中。可以说无论是对于上海大众汽车,还是中国汽车工业而言,安亭生产基地无疑有着特殊的意义。
今天,我们将走进上海大众汽车位于上海安亭的第三座工厂——汽车三厂,共同走进上海大众汽车30年卓越旅程的起源之地。
卓越之旅从这里开始走进安亭工厂
上海大众汽车安亭生产基地位于上海市安亭汽车城,共有三座现代化的整车厂。作为上海大众汽车总部所在地,正是从这里开始,上海大众汽车快速成长为国内规模最大、市场保有量最高的现代化轿车企业之一。
上海大众汽车一厂历史最为悠久,主要生产大众品牌NewPolo、斯柯达品牌Fabia晶锐。建成于1995年的上海大众汽车二厂,主要生产大众品牌的Lavida朗逸家族车型。上海大众汽车三厂建成于1999年12月,主要生产车型为大众品牌Tiguan新途观和Touran途安,以及斯柯达品牌 Yeti野帝车型。目前,三座工厂合计的年产能超过82万辆。
汽车三厂也正是本次活动所将参观的工厂。我们将通过汽车三厂,了解安亭生产基地的发展,感受上海大众汽车高标准、高质量的生产理念和制造工艺。
在安亭的这三座工厂中,每天无数块钢板经过冲压车间的冲压成型,车身车间的组装焊接,油漆车间的涂装喷漆、空腔注腊,以及总装车间的模块化装备,成为一个个鲜活灵动的汽车成品,最终经过一系列的严格测试,被上海大众汽车认可的产品才算走完了生产之旅。秉承德国大众对产品质量的严谨态度和精益求精的精神,上海大众汽车各个环节的工艺及制造标准均采用国际化的标准,保证了从这里开出来的每一辆车都拥有了统一的产品标准和过硬的产品质量。
冲压车间:高品质产品的起点
作为整个汽车生产线的起点,冲压车间主要承担着生产各种上海大众汽车自制冲压件的任务。
汽车三厂配备了国际领先的试模压机,所有模具在这里进行研配和调试,保证所有模具尺寸精准,从而保证生产的稳定性。
在冲压车间,一块块双面镀锌高强度钢板或热成型高强度钢板变成了一件件尺寸精准、功能各异、性能达标的零件。许多人对于双面镀锌高强度钢板并不陌生,这种材料具有耐腐蚀和使用耐久性的特点,同时拥有更好的延展性和抗动态冲击的特性。结合先进的油漆工艺可以保证轿车车身的防腐蚀,使车身表面长时间光亮如新。此外,为了保证车辆的行驶安全,上海大众汽车在与车身安全密切相关的中央通道、四门防撞杆、侧框门槛板、侧围A\B\C柱等安全件,广泛采用热成型工艺。热成形工艺大量应用于航空航天领域,主要用于加工在常温下不容易成形的超高强度材料,它将钢板经过950°C的高温加热之后一次成形,又迅速冷却从而全面提升了钢板强度。热成型高强度钢板抗拉强度较普通钢板强化了近2.5倍,从而最大程度上保障车身强度和安全性。
而针对车身侧围、底板等区域,上海大众汽车也同样采用了整体冲压成形的工艺,例如,将分为几个零件分别冲压的地板做为一个整体零件进行冲压成形,使得车身有了良好的地基;将分段侧围改为整体侧围,加强了车身的整体性。这种整体冲压成形的工艺虽然加大了冲压难度和对板材的要求,但这种整体的车身零件避免了二次焊接,能够有效地加固车身强度,并兼顾了整体冲压的延展性,外观更加美观。
此外,上海大众汽车在工艺环节上还增加了一道整形工艺,这道工艺能最大限度地保证零件尺寸的高精度,确保零件质量的稳定性。
车身车间:机械化国际化的舞台
经过冲压后的零件将进入车身车间。车身工艺指白车身的焊装工艺,是将冲压好的各种车身零件通过焊接工艺连接在一起的过程。打个通俗的比喻,如果说冲压工艺是将布料裁减成合适的片,那么车身工艺就是将这些布缝制成衣服,而衣服质量如何,还是要取决于缝制的针脚是否精细。
为了保证车身焊接工艺的精确性,车身车间大量采用了自动化的生产线,可实现多种车型的混线生产。汽车三厂车身车间通过大量使用机器人自动焊接,确保了生产工艺和焊接的精度,生产的效率也更高。
此外,在车身车间的这些“机械帮手”的灵活度也非常高、非常“尽职尽责”。在多个重要的定位焊工位中,配置了德国大众全新的自适应焊接控制器,可自动调整焊接时间和电流,实现了对板材间隙、表面质量、材料变化等扰动因素的自动补偿,与中频焊枪配合使用,可大大提高焊点的质量和稳定性。此外,分布于车身主线的在线测量技术,在全车间的四个在线测量工位,采用激光、视觉传感器、图像处理以及计算机控制等技术实现物体空间尺寸的精密测量通过14台测量机器人监控802个点,对白车身的重要尺寸实行100%监控。
最后还不得不提一提激光焊接工艺。在整个车身车间中,国际先进的激光焊接技术被普遍采用。激光焊接可以使不同钢板之间的连接处达到了分子结合的状态。这样的焊接工艺可以将整个车身的钢性结构提高30%。目前在车顶、侧围、四门两盖等部位广泛采用了激光焊接工艺,不仅提高了车身的强度,也确保连接工艺焊缝的美观度和光洁度。与此同时,在车身的前后纵梁和前底板区域全面应用激光拼焊板,将两块厚度不一的钢板通过激光焊接合为一体。在发生碰撞时,较薄的钢板先发生变形,充分吸收碰撞能量,从而确保驾乘人员的安全。
除了激光焊接外,为了避免传统点焊在制造过程中都会或多或少产生热变形,上海大众汽车从德国引进的冲铆工艺,采用了机器人冷塑性变形连接技术,可以避免普通点焊工艺中的热变形和焊点难控制的问题。冲铆工艺的原理有点类似于衣服上的铆扣,简单理解就是在需要连接的部位产生冷塑性凹变形,当扣上衣服时只需将凸变形与凹变形的铆口铆上即可。在冲铆过程中,通过计算机编程对每个冲铆点进行过程智能控制及监控,通过机器人实现全自动作业,气动控制,简便可靠。
此外,车身车间还采用了许多其他精益的制造工艺。例如德国大众最新的Audiframer夹具定位系统,通过高精度变频技术实现焊接零部件Y和Z两方向的可控移动,同时利用精密钢结构将集成夹具准确定位,从而保证在对不同车型的车身进行焊接时,夹具能够准确定位并固定不同尺寸车身。这一技术不仅可以实现最多4种车型的柔性切换,也有效提升了车身一致性,保证了整车车身质量。
油漆车间:高效环保的生产工艺
总拼完成后,白车身将被送入油漆车间进行涂装。汽车三厂油漆车间的主要工艺过程由预处理电泳、PVC密封、中涂、面漆、整理报交、空腔注腊等几个重要的工艺。
对于车身油漆的作用,也许大家各有各的理解,但其中最核心的两点不言而喻,美观和车身防腐防锈保护。完成焊接的白车身首先要进入电泳环节,在车身上披上一层电泳漆膜。安亭工厂采用了先进的varioshuttle输送技术,车身进入电泳槽后可以自由变换轨迹,可以有效提高电泳涂装的质量,杜绝了电泳死角的产生,保证外表内腔电泳膜厚厚度均匀,确保车身防腐性能。同时,汽车三厂的电泳采用无铅阴极电泳技术,利用正负电荷相吸的原理,通过槽内的阳极板使漆带有正电荷,吸附在作为阴极的车身上。这种技术在达到电泳底漆所需的各种性能的同时,去离子水用量和废水排放量也较传统技术减少了30%。
完成电泳后,车身将交由专用的Drehwagen(底部翻转小车)完成PVC自动喷涂密封,先进的Drehwagen输送系统通过“底部朝天”式的旋转技术给应用设备及人员操作带来了多重便利:由于喷涂轨迹顺应了重力作用,大大降低PVC涂胶的飞扬情况,提高产品表面质量;方便的目视化检查,对喷涂质量好坏一目了然保证车身的密封性和防锈性。先进的4套ABB机器人喷胶系统实现宽带可控的带状效果,减少原料成本,减少车身重量。
在涂面漆环节,首先由鸵鸟毛去离子风刀对车身表面进行全面清洁,随后由全自动喷涂机器人对外表面进行机器人高仿性全自动静电喷涂。面漆生产线采用全自动喷涂机器人,相对于ESTA自动静电喷涂,机器人更为灵活,能有效改善边角部位漆膜偏薄的问题,从而提高漆膜均匀性,使油漆涂层质量更加可靠稳定。均匀的色漆膜厚度可以充分保证车身油漆的保色、耐腐蚀、耐污染、抗紫外线等特性。
在喷漆过程中,喷漆室采用了干式漆雾吸收系统,通过循环空气及石灰石吸收漆雾,取消了水循环系统,避免自来水的损耗和废水的产生,其空气循环使用的比例高达95%,更加环保和节能。
最后进入空腔注腊防腐工艺环节。针对车身空腔部分,为了防止水分残留在车身空腔中,影响车身内部防腐蚀,上海大众汽车在国内率先引入空腔注蜡技术,这种技术是用120公斤蜡注入车身空腔,经过一定时间,最后残留在车内的2公斤蜡在空腔表面形成均匀的保护膜,从而保证车辆良好的防腐蚀性能。
均匀的色漆膜厚度可以充分保证车身油漆的保色、耐腐蚀、耐污染、抗紫外线等特性。为了保证整个喷涂工艺的质量,在喷漆过程中,上海大众通过机器人在线自动检测湿膜厚度,对每台车身自动检测,确保油漆膜厚的均匀性和漆膜厚度要求。
总装车间:高效运转的机械化空间
经过喷漆后,最后进入总装环节。目前,上海大众汽车在总装车间都采用了科学合理的柔性模块化装配工艺布置,将总装分为驾驶舱、前围、底盘和车门四大模块,使物料输送更趋合理,加强装配过程监测,提高整车装配质量,更可实现多平台多车型任意比的混装生产。模块化的装配方式更加符合人体工程学的要求,将传统在线安装过程中,工序复杂的工艺提前单列出来进行安装,无需担心工位冲突。
以总装环节中最为复杂的底盘与车身合装线为例,这一工位主要负责将预装好的底盘模块和车身进行合装,因此也被称为marriage工位。在这里,模块化生产的优势可以明显体现出来。它的安装步骤是:底盘小车和车身分别到位;升降台启动,车身和底盘结合;驶出合装区域,利用高精度枪拧紧;底盘小车分离。它将复杂的底盘合装工作分解到10个合装工位进行,通过2个自动拧紧工位和14根自动定位高精度拧紧轴,对预装好的底盘进行自动定位和拧紧工序,严格控制拧紧扭矩,减少了人工操作可能存在的误差和缺陷,提高了底盘安装的稳定性和一致性。同时,使用先进的变频调速和激光定位控制,实现底盘与车身的精确定位,保障合装精度。通过滚道上运行的底盘托盘带动车身共同运行,更完全消除了合装的同步问题。
总装车间还引入了AGV物流系统,配备了7辆高29cm的智能型自动牵引小车进行装配物料的输送。每辆小车的拖带负载能力可达1.5吨,满载最大行驶速度达到40m/min。这些小车可以通过地面上的磁条导航,并通过红外障碍物传感器及安全触边开关,有效避免运行时可能发生的碰撞,并在低电量时自动回站充电。通过AGV物流系统,实现从卸货道口上线至流水线工位的全程自动化流转,不仅减少了铲车的数量,也降低了装配人工的体能消耗,同时也更加高效。
安亭工厂在仪表板模块、风窗玻璃的装配环节还采用了国际前列的机器人自动涂胶技术。全自动的涂胶过程大大提高了密封胶的涂抹轨迹及涂抹量的精度,保证胶水连续无气泡,轨迹稳定,同时玻璃粘贴后强度更高、密封性更好。这一工艺也使得玻璃在安装后其边缘无需再加装密封条。在加强了整车的密封可靠性的同时,机器人自动涂胶技术,还降低了人力消耗与人力成本,更减少质量波动,提高生产效率。
除了高效之外,在总装环节对“高精度”的要求和对“精益”的跟踪也非常严格。车间使用了179高精度枪、52把带支架高精度电动枪,对打紧的螺栓扭矩值可以进行实时监控和预警,确保重要螺栓的扭矩值稳定可靠。针对重要螺栓的拧紧扭矩数据,将实时保存至服务器,保证了重要信息可追溯15年时间。
驾驶舱总装模块,则采用了驾驶舱与车身一体化工艺,在驾驶舱模块的前围板与车身增加了一道一体化密封链接工艺,整个工艺由机器人完成,提高整车的刚度和密封性、安全性,减少了行车过程中的噪音,也保证了工艺的可靠性和稳定性。
仪表盘激光对中技术,使用激光对中的机械手装配仪表板可确保仪表板的装配精度控制在0.2mm偏差之内,驾驶舱与车门左右距离均衡。
最后,每辆从总装车间走出的车辆都必须经过严格的下线监测才能最终到达消费者的手中。在汽车三厂,每辆下线车辆都需经过非接触式车轮定位台进行四轮定位和灯光检测等20项检测。检测过程采用非接触式激光测量系统,相对于传统的接触式机械测量系统,测量与调整精度得到很大提升。随后车辆进入到转鼓试验房内,在行驶状态下对整车进行多达60项动态模拟检测,包括制动力测试、动态ABS系统测试、最高时速、怠速、排放、车速校检等检测。
测试合格后的车辆将由专职人员针对每一辆车的动态行驶性能和声学状态,在道路测试场进行15种不同路况的路试检测。路试检测完成后再对车辆进行雨淋密封性检测。在雨淋房,车辆需经历6分钟全方位360°模拟暴雨极端天气情况的喷淋,当车辆顺利完成所有严格的检测后,这部同时也完成了外观清洁的合格车辆才可以进行最终的报交,走下生产线。
从零件冲压到车身焊接,从车漆喷涂到产品总装,每一个生产环节都凝聚着上海大众汽车的精良工艺和质量领先的生产理念,这也是上海大众汽车30年来交付千百万车主不变的承诺。随着南京、仪征、宁波、乌鲁木齐、长沙等多地标准化工厂的相继建成投产,上海大众汽车在全国建立起了多处标准化、高质量的生产基地,所有的工厂都严格参照德国大众标准化的制造流程与生产工艺。未来将会有越来越多卓越的产品从这些工厂中下线,进入千千万万国内消费者的汽车生活中。
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