关键词：发动机装配线；精益生产；工艺设计
精益作为一种管理哲学最早起源于丰田的生产方式，其蕴含着及时生产制造、消除浪费、实现零误差精准生产的理念。而“精准和高效”是精益生产制造工作的灵魂。此外，随着汽车发动机企业生产规模的不断扩大，生产线的设计与布局显得尤为重要。
一、精益生产简介
精益生产(Lean Production)，简称“精益”，是衍生自丰田生产方式的一种管理哲学。它是通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革，使生产系统能很快适应用户需求不断变化，并能使生产过程中一切无用、多余的东西被精简，最终达到包括市场供销在内的生产的各方面最好结果的一种生产管理方式。与传统的大生产方式不同，其特色是“多品种”、“小批量”。
二、精益工艺布置
1、主线工艺布局。主线采用台车式组装，中小型部件配膳，大件部品线边摆放。主线包括配膳区、缸体小装、前组装配及中组装配。
1)配膳区：主要完成发动机单台套配膳作业。①不同型号的通用件进行配膳。②小件采用台车配膳盒摆放，中件直接摆放在台车配膳架内。
2)缸体小装：主要完成缸体打刻、在线夹具组装等操作。①采用手动辊道，缸体直接推在辊道上。②发动机号采用刻印机。
3)前组：主要完成缸体部件(如曲轴等)的装配。①采用驱动台车方式，随动式生产。②主轴承盖和连杆的螺栓用拧紧机拧紧。③短缸体试验机用于质量保证。
4)中组1：主要完成缸盖合装到缸体上的装配作业。①采用止动式固定装配。②缸盖螺栓由拧紧机拧紧。
5)中组2：主要完成正时机构、缸盖罩、油底壳等部件的装配。①采用台车驱动方式，随动装配。②将缸盖罩小装设置在线外，分装完成后配膳至台车。③后油封、正时链盖、上下油盘涂胶采用涂胶机。
6)后组：主要完成外围件及整机试漏装配。
2、缸盖分装。它主要完成气缸盖气门油封、气门锁夹、气门试漏等部件的装配与检测。另外，采用U型辊道，固定装配。
3、活塞连杆分装。主要完成活塞销卡簧、气环等零件的装配。1)采用手动推拉辊道，固定装配。2)采用配膳托盘方式组装，主线设置机型、曲轴分组号、缸孔分组号信息传输系统。
4、试验台架。主要完成发动机成品的出厂检验。1)采用集装箱式热试验台架。2)采用试机台车和手动快速对接的方式。
三、精益品质
1、关键工艺控制
1)关键螺栓拧紧(如主轴承盖螺栓拧紧、连杆螺栓拧紧)采用角度控制预紧法和分步拧紧法实现拧紧,紧精度高，气动拧紧工具不能满足拧紧精度要求，需相应的电控拧紧设备。
2)气门间隙的调整是通过选择挺柱高度来实现的。因人工测量的误差，无法保证气门间隙调整的一致性，不仅人工调整繁琐，而且精度得不到保证。为了满足装机工艺要求，采用马波斯挺柱测量及选择机来调整气门间隙。
3)组装件密封组合：机油盘、链盒、曲轴后盖结合面用涂胶方式，满足组装密封要求；并应均匀、连续、无断点。手工涂胶不能满足要求，且手工涂胶不当也会造成密封胶过多堵塞油道、零件无法正常工作等后果。为了保证装机工艺要求，采用数控涂胶机实现零件结合面的密封要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4)轴瓦选配：在主轴瓦与连杆轴工位的选配中，采用智能选配架辅助选配，避免错装、漏装，提高选配效率。
5)气密性要求：对缸体内装、缸盖分装、发动机总装进行相应的气密性检测，以保证产品的密封性和防漏装要求。
6)出厂检验采用热试工艺，并按出厂技术要求配置，确保产品合格。
7)装配线实现生产管理信息化，引入生产管理信息系统，全线控制主要配置工位联锁、传动联动系统等，具有生产实时监控、质量统计分析、防错手段、质量可追溯性等功能。
2、一般工艺控制
1)不追求全自动化或高自动化的生产线或设备，一般采用半自动设备或手动装置来满足装配要求。在使用半自动设备时，有时会考虑更好地适应装配件的一致性和当前企业设备管理水平。同时，半自动设备在今后的工序调整和设备改造中具有更好的灵活性和更低的投入成本。
2)不追求过能力、过精度控制，但必须具有防错装、漏装的控制功能，并能在异常情况下自动停止。
3)在螺栓拧紧技术上，除关键工位螺栓需使用拧紧机外，重要工位采用电枪或系统扳手，其余一般工位螺栓采用气动定扭矩气枪+QLLS扭矩扳手的拧紧技术。QLLS扭矩扳手还可实现螺栓颗数防错、扭矩到位防错，能与线体互锁，有效防止螺栓漏装、漏紧力矩等质量问题。
4)发动机关键部件的装配质量应采用专用检测设备进行检测，防止出现质量问题的产品流出。检测设备包括：锁夹安装到位检测、气门密封检测、气门间隙检测、活塞销卡簧检测等，这些检测设备能检测出难以发现的质量问题，有效保证发动机的质量。
5)生产线规划更多采用小装化装配方式，即小总成上线方式。总装线可设多个小分装，包括缸体小分装、缸盖小分装、活连小分装、缸盖罩小分装等，甚至主线也分为前组、中组1、中组2。这些小分装或小段组，设立定时小装质量检查机制，有效地保证了小装质量，减少了异常主线的可能性，使主线变化点最小化，整线灵活性的最大化，提高了主线的可动率。同时，小装化缩短了主线的长度，使主线更易适应市场的变化。
6)采用配膳方法，即将1台发动机零件均装在1台配膳台车上，由专人配膳，操作人员按顺序组装。配膳零件主要是中小件和标准件，它最容易漏装或错装。配膳方式很好地解决了此问题，实现了配膳人员和操作者的双重确认环节。如果整套配膳零件装配完毕，空台车再次配膳时，发现有剩余零件，说明发动机可能有漏装零件，这样也可防止漏装作业，保证产品质量。同时，配膳方式能缩短操作人员取件时间，提高装机效率及生产节拍。
四、精益成本
1、模块化设计：组装线由标准模块组成，如装配台车、钢结构、控制系统等，当产能增加或减少时，只需增加或减少标准模块，极大地降低了设计、制造成本。
2、工艺灵活性设计：在组装线设计中，应考虑工艺调整的灵活性和兼容性。例如，托盘夹具是整个装配线的动脉，因此必须考虑后续机型兼容性和柔性设计，以便于快速切换，并能确保精度要求。小装化方式是一种灵活的工艺设计方式，用于后续调整工艺或改造线体以适应市场，如增加不同机型平台，主线将基本保持不变，只需新增小装线即可。同时，在保证生产线设备精度的前提下，尽量采用半自动设备设计或移动式设计，便于工艺调整。通过上述灵活性设计，极大地降低了今后工艺调整和生产线改造带来的巨大成本。
3、轻量化设计：设备轻量化，不仅操作方便，降低了操作人员的劳动强度，而且降低了制造成本。在保证功能的前提下，对设备进行简化，使后续的维护费用和改造费用大大降低。同时，设备轻量化后，其安装方式基本可考虑悬挂式或带轮的移动式，这对基础设施要求不高，降低了基础设施的投入成本。同时，悬挂式或带轮的移动式使设备更容易移动。当产量变化时，工艺调整时间更短，只需切断电源，方便轻易地推到相应的工位上即可，从而降低了工艺调整和改造的成本。
4、实用工装的设计：不追求过能力和过精度的操作，实用且保证质量即可，特别是要实现防错功能，这是工装设计的最大目的。当然，要实现工装的精益化，并不是每个生产企业都能做到的，这需要长期的经验积累和企业文化氛围的保证。
参考文献：
[1]罗华.发动机装配线精益设计[J].汽车工艺与材料，2014(01).
[2]许建强.汽车发动机精益生产线设计的研究[D].上海交通大学，2014.
论文作者:周锴
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第17期
论文发表时间:2020/3/4
标签：工艺论文; 缸体论文; 精益论文; 螺栓论文; 发动机论文; 主线论文; 台车论文; 《科学与技术》2019年第17期论文;