发动机装配线的规划与设计

2010-07-13

按工艺划分，发动机厂的生产设备基本可分为两大类：装配部分和机加工部分。发动机的装配精度要求很高，装配线是发动机制造过程中的重要环节。因此，装配线的规划水平是企业规划水平的直接体现。

发动机装配线是发动机制造过程中的重要环节。装配线的作用就是通过一系列的装配平台将零件组合在一起，形成最终的产品。装配线的规划一般可分为三个阶段：

□ 产品、产能分析及装配顺序分析；

□ 装配工艺规划；

□ 装配线平面布置。

装配线规划的优、劣将直接关系到发动机的制造成本、质量、物流的顺畅性、人员成本以及今后装配线改造的可能性。因此，装配线的规划水平是企业规划水平的直接体现。

产品、产能分析及装配顺序分析

1. 产品分析

产品分析主要包含以下内容：

□ 发动机型号及系列分析和对比；

□ 判断是全新的发动机还是通过优化现有发动机而产生的衍生发动机；

□ 现有装配线能否满足新发动机的装配需求。

2. 产能分析

产能分析的目的主要是为确定以后的装配工艺、生产方式以及投资分析做准备。通过产能分析，规划员可以确定装配线的规划方向：装配线是采用装配小车（见图1）形式还是采用流水线形式；是采用人工装配为主还是采用自动装配为主等。

3. 装配顺序分析

装配顺序分析的目的是确保发动机零件能按一定的先后次序组合在一起，应遵循由低到高、由里到外的原则。装配顺序分析见图2所示。

装配工艺规划

1.装配线设备规划原则

□ 按螺栓拧紧方式

发动机装配线有其自身特点。在发动机装配过程中包含有人工装配和自动装配两种装配方式，其主要工艺特点之一是螺栓拧紧方式的选用。对人工装配一般可选用单头拧紧枪，而对自动装配较多的则采用多头拧紧单元。

□ 按装配方式

按发动机装配方式分，发动机装配过程可分为两个阶段：短发动机装配和长发动机装配。

所谓短发动机（见图3）就是将缸体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴等零件组合在一起的基础发动机；而长发动机（见图4）就是将其余外挂零件装配到基础发动机上后形成的整发动机。

在短发动机装配时，由于不同系列发动机的五大主要零件区别不大，需安装的零件较少，基本没有装配干涉，但对质量要求较高。因此，采用自动化程度较高的设备以达到提高安装效率和减少人为缺陷的目的。在长发动机装配时，对于不同系列发动机在待装零件的外型、种类、数量以及装配干涉方面存在较大的差异性，因此较多的采用人工装配方式。

2. 装配线工艺规划原则

□ 集成和柔性根据短发动机及长发动机的装配特性，一般在短发动机装配时较多地采用集成度较高的装配方式，多选用自动化程度较高的设备，以提高效率；在长发动机装配时多以人工操作为主，以提高装配柔性和适应性。

□“瓶颈”分析

对发动机装配线来说“瓶颈”是不可避免的，需注意的是在规划时应重点考虑“瓶颈”安置的位置，以及该位置对将来在装配线产能扩大时进行改造的方便性和投资的合理性。所以，一般将“瓶颈”安置在长发动机装配，并以人工操作工位为主，便于在扩大产能时，可以以较小的投资满足实际需求。同时，必须注意在这些工位预留一定的扩展空间。而且在每两个自动工位段之间应该遵循节拍从大到小的原则，这样可以使得生产较大程度地满足于精益生产原则，降低生产线上由于设备故障造成的停产损失。 “瓶颈”分析模型见图5，“瓶颈”分析结果见表1。

□ 装配线节拍平衡

发动机装配线总共装配200多个零件，生产线较长，工位相对较多。基本作业的所需时间从几秒到几分钟不等。如何使得生产线的闲置时间最少，提高工人和设备利用率就成为生产线平衡的重要内容。此时，可以先利用公式得到工位数的理论最小值，通过计算得出理论的工位最少值。并以此为基础，结合经验及仿真手段遵循发动机装配规则进行适当调整。

装配线平面布置

装配线平面布置是装配线规划的最终环节，利用经验和仿真工具对平面布置方案进行分析论证后，可以使规划员对其装配方案的合理性、可操作性及适用性有清晰的了解。同时通过对平面布置的更改、优化，为进一步的投资分析创造条件。

一般总装线以O型布置为多，而分装线以U型布置为主，其优点为：

□ 提高生产场地利用率；

□ 有利于装配工之间的交流和协同；

□ 装配工能更方便地了解上、下道工序内容；

□ 增强工位弹性；□ 保证物流的顺畅性。

规划实例

1. 任务提出：新增V6长发动机装配线，市场需求分析如表2所示。