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开启宁波工厂探秘之旅 看MQB平台标准化工厂

2014年09月04日14:39
来源:搜狐汽车

  2012年1月,上海大众宁波工厂破土动工,2013年10月正式建成投产,22个月的建设周期创造了大众汽车集团全球最快的建厂速度。而在2014年5月,宁波生产基地扩建项目也正式开工,预计将于2016年建成。

  随着南京、仪征、宁波、乌鲁木齐等多个生产基地的相继建成投产,上海大众正逐步打造着“以上海安亭为中心,辐射长三角,走向中西部”的跨区域联动产能布局,同时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。作为大众汽车集团的标准化工厂,宁波工厂不仅严格遵循着高标准、高质量的生产理念,同时,大众汽车集团最新的MQB模块化技术平台也得以在上海大众首次应用。

  今天,我们将开启宁波工厂的探秘之旅,共同走进这家标准化工厂。

  走进MQB工厂

  宁波工厂位于宁波杭州湾新区,杭州湾跨海大桥南岸,地处上海杭州宁波大都市的“金三角”腹地。项目投资为117.59亿元,建设用地187万平方米,总建筑面积48.9万平方米,规划年产能达30万辆。

  宁波工厂建有冲压、车身、油漆、总装四大车间,以及技术中心、培训中心、能源中心。工厂东面是占地200万平方米的供应商园区,西面则是占地75万平方米的整车发运中心。上海大众秉承了德国大众对产品质量的严谨态度和精益求精的精神,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。

  在宁波工厂首次运用了大众汽车集团最新的MQB横置发动机模块化平台。MQB通过模块化平台的应用,将大量的汽车零部件实现标准化,令它们可以在不同品牌和不同级别的车型中实现共享,从而实现生产从A00A0、A到B四个级别的车型。

  MQB平台的最大特点可以概括为: 灵活的车身设计、轻量化设计和模块化的技术优势。

  灵活的车身设计:除了从前轮轴心到防火墙这段距离是固定的,除此之外,前悬、轴距、后悬,包括轮距和车宽等尺寸都是可调的。所以,MQB平台有很强的延伸性,最大的好处是给造型师留下了非常丰富的造型空间。

  轻量化设计:轻量化设计已经是当下的主要趋势,MQB平台在保障安全性和舒适型的前提下开始采用大规模的轻量化技术,包括设计的轻量化、材质的轻量化和工艺的轻量化。比如车身钢板的热成型技术使整个白车身至少可以降低20公斤,再结合整个发动机和内饰的轻量化,最大可以降低90公斤,白车身减重15%,而刚度增加7%。此外,全新EA211发动机的应用也可以明显降低油耗,改善操控性。

  模块化技术优势:丰富的平台衍生性带来更多车型及动力组合方案,满足客户多样化的用车要求。同时,先进的汽车电子系统设备带来更加丰富的娱乐系统和舒适性体验。以前很多只有B级车C级车上才有的豪华配置,像PLA智能泊车辅助系统等都可以在A级车上得到实现。此外,不同车型均可互通的零部件带来更为经济的用车体验,维修成本更低。

  目前,宁波工厂主要生产斯柯达品牌New Superb速派、Octavia全新明锐等车型。在宁波工厂,每天无数块钢板经过冲压车间的冲压定型,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,被上海大众认可的汽车才算走完了生产之旅。

  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自制冲压件的任务。

  宁波工厂配备了两台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。

  冲压车间的核心是两台第二代横杆式自动化高速冲压线。这两条总吨位分别达6900吨和8100吨的生产线,是目前国内汽车制造业中最先进、自动化程度最高的自动化高速冲压线。它的最高冲次达一分钟15次,也就是说一分钟能够生产15个零件,是目前世界上冲刺最快的压机设备。

  就是在这两台冲压线下,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,上海大众也同样采用了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。

  与这些高速运转的压机相配合的,是名字听起来生涩但身手敏捷的“横杆机械手”、“机器人”和高速拆垛换模系统。其中,横杆机械手相比传统的机械手,最快能在一分钟内工作17次,能够快、稳、准地完成上一道模具的取件,中间的穿梭和下一道模具的放件这三个动作,精准无误。KUKA机器人能够准确地调整好零件的位置,将零件准确无误地放入压机中;高速拆垛系统可以在不停机的状态下更换垛料。与此同时,冲压车间采用自动化的换模系统,换模时间仅需5分钟,是目前大众集团乃至全球汽车工业中换模时间最短的。先进的工艺均保证了整线可以实现连续、快速、自动化换模,小批量、多品种柔性化生产。连续模式生产比停顿式生产节能约20%,极大地提升了生产效率。此外,上海大众在这个车间的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。车身车间可实现4种车型的混线生产,生产节拍为51秒,也就是说,每51秒就有一台车身下线。宁波工厂车身车间是目前上海大众机器人数量最多、自动化率最高的车身车间,共有530台机器人,自动化率达到86%。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。

  这些机器人很好地弥补了一些人工操作的不足,而且非常智能。例如,将人从繁重的搬运中解放出来,同时机械手搬运也使传递变得更为快捷、稳定、有保障。这些机械手具备还ISRA视觉定位系统(也称机器人之眼),用摄像头对定位孔拍照,计算出零件在空间的实际位置,虽然是机器取件,但如同给机器安装上了眼睛,确保零件的装配效率及精度。

  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。

  除了激光焊接以外,宁波工厂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康采恩框架技术,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。宁波工厂油漆车间的主要工艺过程由预处理电泳、PVC密封、无中涂面漆、整理报交、空腔注腊等几个重要的工艺。

  车间采用大众汽车集团全球领先的2010工艺,通过先进的水溶性油漆、无中涂技术以及全自动喷涂和检测等新材料、新技术的应用,在保证产品质量的同时,大幅提高了油漆利用率,在生产工艺、设备自动化程度、节能环保等方面均处于世界领先水平。而且较传统的喷涂工艺,新工艺可以有效地节约能源,减少废气排放,VOC(有机溶剂)排放仅为传统工艺的37%,在国内外均处于行业领先地位。此外,新工艺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%。

  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。宁波工厂采用了先进的车身翻转(RoDip)技术,车身进入电泳槽后完成360度旋转,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,这种技术的去离子水用量和废水排放量也较传统技术减少了30%。此外,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,上海大众在国内率先引入空腔注蜡技术,在车体内的空腔表面形成均匀的保护膜,从而保证车辆12年的防腐蚀性能。

  完成电泳后,车身将交由大量机器人完成面漆的全自动喷涂以及PVC自动喷涂密封,确保喷涂质量稳定,漆面均匀美观,以及保证车身的密封性和防锈性。

  在涂面漆环节,首先由剑形刷机器人对车身表面进行全面清洁,随后由全自动喷涂机器人对内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96台全自动喷涂机器人,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。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,能在90秒的时间内对每台车身的50个点自动检测,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,上海大众在总装车间都采用了科学合理的模块化装配工艺布置,将总装分为驾驶舱、前围、动力总成和车门四大模块,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。宁波工厂的总装车间占地面积达到十万平方米,相当于15个足球场那么大,整个车间分为装配区和检测区两部分。

  作为全工厂机械化程度最高的车间之一,总装车间配备了底盘与车身的合装线以及全程高度自由升降式整车吊架。其中,底盘与车身合装线将复杂的底盘合装工作分解到10个合装工位进行,使用85把高精度枪,严格控制拧紧扭矩,保证产品质量。工位通过14根自动定位高精度拧紧轴,对底盘进行自动定位和拧紧工序,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。整车吊架可以在离地10cm到4.5m的范围内进行升降控制,安排工艺时可以不受车身高度的限制,同时在人机工程学方面也可以做到尽善尽美。

  宁波工厂的轮胎座椅输送线,将排序的轮胎座椅通过流水线上方的机运线直送到安装工位,这个德国大众标准工厂特有的物流工艺有效地减少了轮胎座椅的多次搬运。按序装配也有效提高了装配的准确性。

  宁波总装车间还引入了14条智能型自动牵引小车线路,这些小车可以通过地面上的磁铁轨道以及低电量时自动回站充电灯技术,实现从卸货道口上线至流水线工位的全程自动化流转,降低了装配人工的体能消耗,同时也更加高效。

  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。车间共配有186把高精度枪,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2mm偏差之内。此外,在生产过程中,每台车子都有自动充电随行小车,迅速对车辆初始电瓶进行充电,确保下线的每部车子蓄电池都处于完全充满状态。

  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。每辆下线车辆都需经过四轮定位和灯光检测,然后进入到转鼓试验房内,在行驶状态下对整车进行一系列动态模拟检测,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9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,宁波工厂的每一个生产环节都凝聚着上海大众的精良工艺和质量领先的生产理念,这也是上海大众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。

(责任编辑:谭明)
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