汽车制造企业专用工位器具总体设计论文

汽车制造企业专用工位器具总体设计摘要：工位器具作为生产线边的重要组成，是产品件实现物流过程的载体，是产品件物流过程质量防护的重要保障，在仓库和生产车间有着广泛的应用。随着制造业物流的发展，工位器具开始受到越来越多的重视。针对重汽轻卡部总装车间专用工位器具，本文将从工位器具结构设计、选材标准、附件设计、投入数量等方面进行阐述，形成一套完整的工位器具总体设计思路。关键词：专用工位器具；汽车制造；工位器具设计一、概述汽车制造企业生产线边零部件种类多，数量大，尺寸、形状、重量差异较大，线边物流管理需要通过合理的空间布置和工位器具设计，最大程度利用线边有限空间，实现线边物料布置的最优化。工位器具是生产线边的重要组成，根据结构特点分为通用工位器具和专用工位器具。本文针对专用工位器具设计思路进行阐述。二、工位器具设计原则1、对产品件在物流过程中起到防护作用，是工位器具设计的首要原则；2、合理利用线边空间，最大程度满足产品件存储需求；3、符合人体工学，操作者取件方便，减少无效动作；4、支持目视化管理，产品件和工位器具信息一目了然；方便转运；5、尽可能通用化，增加不同产品件使用的可能，增加供应链不同环节流通的可能；6、工位器具外观整齐一致，保证生产现场7S水平。三、工位器具设计步骤（一）结构设计要确定工位器具结构，一般分为三个步骤。首先，确定所承载产品件的摆放方式，常见摆放方式有平铺、摞放、对扣摞放、悬挂、限位等，具体由产品件的形状、工人取件方式、产品件是否易损等因素确定；其次确定工位器具主体框架结构，综合考虑工位器具容量、产品件大小、人体工学和线边空间，确定工位器具尺寸和结构；第三，根据产品件重量，分析工位器具每个受力点，确定工位器具细节设计，如加固、承重等。（二）尺寸确定工位器具尺寸有多种设定，增加工位器具时选择与实际需求相符或相近的尺寸。长度型号优选如下系列之一：800mm、1000mm、1200mm、1400mm、1600mm，1800mm、2000mm、2200mm，尽量小于2m，宽度型号按照线边定置区域优选800mm，900mm。工位器具高度（含轮）设定为1600mm，上下波动在10mm范围内。特殊产品件的工位器具尺寸经管理部门、使用部门评审后可适度放宽。（三）颜色确定为保持外观一致性，工位器具颜色需统一，设定为福田白。（四）材料选择1.主框架结构材料选择主框架结构材料根据承载产品件特性可选择金属材料和线棒。（1）金属材料常用金属材料有角钢、方管、圆管、钢板、圆钢等，根据材料特性，将不同规格的金属材料确定其适用的范围，得出常用金属材料选用规则，如下表所示。常用金属材料选用规则（2）线棒及其配件丰田在精益生产管理中开发了线棒，实现了用标准材料制作专用工位器具。线棒在工位器具应用中具有制作简单、改造方便、材料重复利用、无需单独防护的优点。本厂选用线棒规格为外径30mm，壁厚1.5mm，白色。2.防护材料为避免产品件与铁质工位器具直接接触，与产品件接触部分的材料硬度必须比产品件表面硬度小，避免产品件表面磕碰划伤。常见防护材料有毛毡、橡胶板、板带、帆布、海绵、塑料泡沫等，结合防护材料特性，总结出各类防护材料的选用规则如下表所示。常用防护材料选用规则3.附件（1）脚轮规格选择选择脚轮时需考虑脚轮材质、大小、承重等。常用脚轮材质为尼龙和聚氨酯，总结其性能对比如下。尼龙与聚氨酯性能对比计算脚轮负荷时，采用如下方法。算法一（一般平整水泥路面、塑胶路面）：单个脚轮负荷（满载产品件重量+工位器具重量）所装脚轮数量1.2算法二（有凹坑的路面、上下坡较多的路面）：单个脚轮负荷（满载产品件重量+工位器具重量）3在路面通过性一定的情况下，脚轮的选择取决于承重和产品件易损度，得出脚轮选择模型如下图所示。脚轮选择模型脚轮全部带制动功能，与工位器具主体之间全部采用螺栓进行螺纹连接（如下图，白色代表工位器具本体，深色代表脚轮及其支架），牵引车牵引的工位器具全部选择减震脚轮。脚轮与工位器具连接方式图（2）牵引钩和牵引座牵引钩和牵引座安装于工位器具两个底盘宽度面中间位置，牵引钩与万向轮同侧，采用直径20mm圆钢，直立收起有限位不掉落；牵引座及插销与定向轮同侧，牵引座采用厚度4mm钢板，插销链条180mm，以插入牵引座时不拖地为上限，结构如图所示。 牵引钩规格 牵引座规格插销规格（3）看板固定板看板固定板焊接在工位器具左侧右上角，大小为210mm148mm，固定板采用1.2-1.5mm厚钢板。（4）标识牌标识牌为塑封卡片，大小为15090mm，固定于工位器具看板固定板左侧。（5）护铲设在工位器具底盘长度面，规格如下。 护铲尺寸图按叉车挑取工位器具长度面的中间位置设计，护铲统一设定在底层横梁长度面方向下侧面1/4和3/4处，护铲支架下边缘高于地面不小于30mm，如图所示。护铲定位示意图（6）安全插销与气弹簧结合人体工学，当工位器具单层框架重量小15kg时，采用安全插销，插销采用直径10 mm圆钢，插销与器具接触受力部分不小于30mm，插销安装于每层右侧；当工位器具单层框架重量大于等于15kg时，采用气弹簧。（7）铰链/合页采用5寸不锈钢，厚度2.5mm，13mm轴承。（8）编号专用工位器具编号格式为：部门名称-器具类别-流水号，编号喷于工位器具正面（面向生产线一侧）最上方横梁中间位置，颜色为红色。四、工位器具投入数量计算看板配送工位器具投入数量=每小时整车下线数单车用量供货时间节拍时间工位器具容量*M倍M的取值根据物流配送方式确定，非周转工位器具取值1，周转工位器具2。其他模式周转工位器具投入数量=线边可存放工位器具数量+N五、工位器具设计实例（一）结构设计1.确定所承载产品件的摆放方式冷凝器形状特殊，铝面极易磕碰，需盛载于专用工位器具中，尽量避免铝面与任何物体接触，考虑由两侧支架受力，支撑两侧支架，悬空铝面摆放，有下面两种摆放方式。 方式一 方式二方式三第一种摆放方式与水平面夹角大，运输过程中产品件易倾倒，支架在左侧支撑，易往右边倾斜。第二种摆放方式重心降低，放置较稳。第三种摆放方式重心最低，接触面与支架形状相吻合，故采用第三种摆放。工人采取抽拿取件方式，根据臂长和取件拿取位置，宽度取900mm，纵向摆放2件。工人取件高度为0-1600mm，竖直方向可以放置4件。线边空间长度为2500mm，考虑放置两个工位器具，每个工位器具长度控制在1250mm以内，根据产品件尺寸，横向可放置两排，容量为16。2.确定工位器具主体框架结构3.受力点分析冷凝器两侧支架放置部位为主要受力点，下方需增加三角支架加固。（二）尺寸确定工位器具尺寸设定长度1200mm，宽度900mm，工位器具高度（含轮）主体结构1600mm，脚轮及支架20mm，总高度设定为1700mm，在允许范围内。（三）颜色确定工位器具颜色设定为福田白。（四）材料选择1.主框架结构材料选择主体框架采用40402mm方管，两侧支架承重部位采用40404mm角钢。2.防护材料冷凝器与支架接触部位为两侧支架，为避免铁质之间直接接触，同时考虑产品件滑动取件时的摩擦，选用板带做防护。同时为避免取件时与立柱磕碰，立柱内侧面均用毛毡防护。3.脚轮规格选择由于配送时采用牵引车牵引，根据脚轮选择模型，选用减震聚氨酯脚轮，与工位器具主体之间全部采用螺栓进行螺纹连接。（五）工位器具投入数量计算冷凝器工位器具为周转工位器具，投入数量为：工位器具投入数量=线边可存放工位器具数量+N=2+1=3六、结束语随着近些年国内物流的快速发展，物流在制造业中得到越来越高的重视，工位器具专业化也开始逐渐起步。工位器具设计是一个系统工程，我们必须建立专业的标准，才有专业的执行。设计专业化、管理规范化是我们努力的方向。