通过对罐式车产品结构特点的研究，陕西汽车集团有限责任公司针对其关键工序工艺流程、设备及生产节拍进行了重点分析，设计了一条年生产纲领为750辆液罐车和粉罐车的柔性化生产线。

罐式车生产的关键点和流程

罐式汽车是指装备有罐状容器，用于运输或完成特定作业任务的专用汽车。按功能可以分为罐式运输车和罐式作业车，其中运输类罐式车包括混凝土搅拌运输车、粉粒物料运输车和运油车等，作业类罐式车包括加油车、吸污车和洒水车等。针对罐式车种类繁多的产品特点，建立一条柔性化生产线是解决罐式车“多品种、小批量”生产难点的关键所在。

我公司作为国内重型汽车制造核心企业之一，旗下拥有多家新建专用车子公司，而化工液体运输车、洒水车和粉粒物料运输车等罐式车作为陕汽淮南专用车公司（以下简称“淮专公司”）的主打专用车产品，必须形成批产能力。基于此，结合公司整体规划，我们设计了一条年生产纲领为750辆液罐车和粉罐车的柔性化生产线。以每年有效工作日250天计，生产线日产能为单班3台（单班8h），单车生产节拍约为2.7h，工艺方案则以2.5h/台进行生产节拍设计。

其主要生产工艺流程为：板材下料→拼板焊接→卷板→罐体纵缝焊接→防波板封头安装→罐体环缝焊接→人孔衬板等装焊→密封试验→罐体与车架装焊→管道附件装焊→喷砂喷漆烘干→整车装配→整车检验→入库。

图1  筒体成形生产线平面布局

重点工序生产线工艺方案

现以工序链最长的半挂液罐车生产工艺流程为主线（其余罐式车只对差异点进行介绍），对罐式车生产工艺流程、重点工序工艺方案等进行详细介绍。

1.板材冲压下料

罐式车上装零部件原材料大部分为钢板，其主要的冲压下料方式包括剪板机剪切和数控等离子切割机切割，剪板机主要是剪切各类规整的条形板，如直筒罐体板；数控等离子切割机主要是切割异形件，如锥筒板、罐体封头板、隔舱板和防波板等。本着节约投入、实现设备利用率最大化的原则，所需剪板机和切割机可借用自卸车生产线的QC11K-16×9000剪板机和AG550数控等离子切割机，以减少不必要的投资。

2.筒体成形

（1）筒体成形工艺分析 筒体作为罐式车的核心部件，其加工一般有三种工艺方法：采用先卷制再对接的方式；采用先拼板再整体卷制的方式；拼板后采用包罐机整体成形的方式。三种筒体成形工艺方法的优缺点如表所示。综合考虑几种筒体成形工艺优缺点，在满足年产罐式车750辆生产纲领的前提下，结合淮专公司罐式车以液罐和粉罐为主的产品定位以及现有预留厂房空间大小，确定罐体成形为拼板再卷板的工艺方法。

（2）设备技术参数分析 筒体成形加工设备主要包括拼板自动焊机、翻板机、卷板机及工序间零件转运所需的滚轮架等辅助工装，鉴于目前市场上对罐式车外观质量的要求越来越高，半挂类罐式车直筒段及单车的罐体在纵向基本都是一次成形，同时考虑到后期拓展产品种类的需要，如不锈钢罐体、特殊厚壁罐体的卷制对卷板机卷板厚度参数要求较高。特定卷板机的主要加工能力参数如下：卷板厚度≤8mm；卷板宽度≤9500mm；板材屈服强度≤Q345；最小卷板半径为450mm。同时，卷板机需在出筒的一侧机架上设置挡轮，以便能够卷制带垂筒段的液罐或粉罐车，增加卷板机的加工范围。

在确定筒体成形核心设备（卷板机）主要能力参数的基础上，自动拼板机及翻板机加工能力达到与卷板机相匹配即可。自动拼板机加工能力技术参数如下：有效焊接长度≤9500mm；焊接母材厚度范围为2～8mm；焊缝直线度≤1mm/m；焊缝反面余高≤1.5mm。翻板机加工能力技术参数如下：可翻钢板最大尺寸为10000mm×9500mm×T（3～10）mm；翻转总质量≤9t；翻板架翻转角度为0～100°。需强调的是，自动拼板机需具备单面焊双面成形的功能。

（3）生产节拍核算 对于筒体成形工序来说，加工耗时较多的步骤主要是拼板和卷板。平板自动焊按6mm/s的焊接速度计算，一条9m焊缝需用时约25min，加上拼板及定位时间，一条焊缝约需35min。除去卷板后的纵缝合焊，拼板时最多有4条焊缝需要焊接，总耗时约为2.3h，正好小于2.5h的生产节拍，符合建线设计要求的节拍。根据行业经验值，卷制一个椭圆罐筒体需要约40min，12.5m的挂车变截面罐体最多分3段卷制，故一个罐体的卷板时间需要约2h，另外加上筒节纵缝合焊后的复圆，共需2.2h，小于2.5h的生产节拍。因此，一台9.5m的卷板机即可完全满足生产需求。

（4）工艺布局分析 通过上述对筒体成形工序设备选型及生产节拍的分析，按照筒体成形工艺流程及必要的物料存放、转运流程，确定罐式车筒体成形生产线平面布局（见图1）。

图2  罐体总成装焊生产线平面布局

3.封头成形

（1）封头成形工艺分析 罐式车封头作为罐体总成重要部件，其形式随罐体结构的不同主要分为椭圆形封头、碟形封头、锥形封头以及平板形封头。市场上液罐车和粉罐车罐体封头以椭圆形封头和蝶形封头为主。其加工工艺有模压胀形法、模具拉延成形法和旋压法等。其中，模压胀形生产效率较高，而且对封头结构适应性好，因此选择模压胀形法生产罐体封头。

（2）封头成形设备选型分析 封头成形设备主要包括胀型机和旋边机。为满足各类罐式车对封头不同结构形状的技术要求，在进行胀型机及旋边机选择时，需多方权衡，保证所选设备的通用性强。其中，胀型机主要加工能力技术参数如下：封头胀形范围为φ1000～3000mm；加工封头弧高≤250mm；加工封头板厚不大于10mm、8mm和12mm（分别对应普通碳钢、不锈钢和铝合金罐体）。旋边机主要加工能力技术参数为：加工工件直径范围为950～3000mm；翻边高度≥50mm；加工工件截面最小圆弧半径为300mm；加工工件的厚度范围：普通碳钢为2～10mm，不锈钢为2～8mm，铝合金为2～12mm。

4.罐体总成装焊

（1）工艺分析 罐体总成装焊主要包括筒体对接、防波板装焊、封头装焊及人孔盖等附件装焊，其中筒体对接和封头装焊对焊接质量要求较高，须考虑采用自动环焊设备进行施焊，以保证焊缝强度和外观质量。其他附件装焊采用CO2气体保护焊即可满足要求。

（2）设备选型分析 罐体总成装焊所需的主要设备包括变位机和自动环焊设备。变位机是主要用于夹持罐体并使罐体旋转变位的机构，实现罐体环缝自动焊、附件安装、内部隔仓焊接和外部焊接，使焊接位置处于平焊状态，以保证焊接质量和提高生产效率。自动环焊设备与变位机配套使用，实现筒体对接及封头与筒体自动环焊。罐体截面形状主要有圆形和异形两类，为满足此类形状实现自动焊，变位机加工能力技术参数如下：可旋转罐体直径范围为1000～3200mm；变位机额定承重为9t；变位机轨道中心距为1500mm。自动环焊设备加工能力技术参数如下：焊接速度为100～800mm/min；工件厚度范围为2～12mm；罐体最小圆弧半径为300mm。

（3）生产节拍核算 罐体总成装焊线主要工序是防波板装焊，封头、筒体对接打底焊以及罐体环缝焊接。防波板装焊工时，根据经验计算，平均为0.5h/个，罐式车防波板最多为4个，总计需时2h，符合生产节拍设计时间。

封头、筒体对接打底焊工时，按照筒体截面最长周长尺寸（7500mm）以及打底焊接速度，可算出单个封头打底焊耗时约100min，以筒体对接最多的半挂液罐车为例，最多为4道环焊缝，考虑到封头安装定位、点固焊也需要耗时约20min，因此，需要前后封头及筒体对接同时开展定位打底焊接工作，方可保证2.5h的产线生产节拍。

筒体环缝焊接工时，根据前述筒体最长周长以及筒体环焊速度（5mm/s），针对最多焊道数（封头及筒体对接环焊缝最多4道），一台环缝自动焊机完成焊接任务需要1.7h，考虑工件上、下变位机时间，基本可以满足设计的2.5h/台生产节拍。

（4）工艺布局分析 通过上述对罐体总成装焊线设备选型及生产节拍分析，结合最大罐体总成外廓尺寸，按照罐体总成装焊工艺流程确定罐体总成装焊生产线平面布局（见图2）。

5.车架总成装焊

（1）车架总成装焊工艺分析 因罐式车结构的不同，罐式车车架总成也是形式各异，对应的加工工艺各不相同。对于罐式类单车而言，车架结构及对应的装焊工艺简单，基本不用单独布线，在此不进行赘述。现只对结构及加工工艺较为复杂的半挂类罐式车T型梁车架进行生产布线。T型梁车架主要装焊工艺流程为先进行T型梁自动焊（同挂车大梁，一般选择埋弧焊），再对T型梁进行校正，最后将左右T型梁与其他中横梁等进行组焊。

（2）车架总成装焊设备选型分析 T型梁车架装焊使用的设备/工装主要包括埋弧自动焊机、T型梁校正机以及T型梁车架组焊工装。通过对各挂车类罐式车车架结构进行分析，为满足不同种类T型梁车架的生产，埋弧焊机加工能力需满足以下技术要求：焊材板厚范围5～40mm；T型梁高度≤800mm；有效焊接长度≤14500mm。T型梁车架组焊工装需满足车架快速、准确的定位和压紧。T型梁校正机只需满足不同材质、板厚的T型料能够校直即可。

一般情况下，T型梁车架生产工艺类似于半挂车车架，其生产按照T型梁装焊、校正以及T型梁车架组焊的工艺流程进行生产，其生产节拍约1.5h/台，可以满足生产节拍需求。

6.板簧、轮胎和电器路等附件装配

板簧、轮胎、电器路和灯饰等安装工艺相对简单，且对工装、设备依赖较少，在进行生产布线时，只需留出足够的工位空间即可满足生产需要，不再详述。另外，罐式车涂装借用现有自卸车上装涂装线即可，无需重复建线。

结语

柔性化罐式车生产线比单车型生产线复杂很多，在日常工艺管理及生产组织安排中会遇到许多意想不到的问题。在设计柔性化生产线之前要认真总结前人在实际运行过程中碰到的各种问题，制定出合理的优化方案。还要根据已经确定的生产工艺选择好生产设备，避免重复投资以及在生产线建成后进行局部改造情况。