汽车通用化设计对总装工艺的影响

1、精选优质文档-倾情为你奉上通用化设计对新车型总装工艺开发的影响安永瑞吉利汽车研究院 整车工艺部，浙江 杭州摘要：对总装工艺而言，柔性化共线生产必然导致对原有生产线的通用性改造和新老产品生产工艺的优化融合。在产品设计的初期，在满足新车型产品定义所要求的功能实现和性能指标的前提下，对共线生产可能性较大的同级别、同档次的产品推行通用化的设计结构和产品工艺要求，可以降低硬件改造的投资成本、缩短工艺开发的周期、避免工艺瓶颈、改善管理和质量的控制。本文结合部分实例，就同级别、同档次产品通用化设计对新车型总装工艺开发的影响进行探讨。关键词：通用化设计；总装工艺；新车型；柔性化；共线生产2009年中国汽车产销

2、量突破千万，跃居世界第一。随之相伴的是各大汽车厂不断推陈出新，用新产品刺激和吸引消费者，以应对激烈的市场竞争。怎样最有效的利用现有资源完成新车型的总装工艺开发成为一个迫切而现实的课题。汽车新产品有以下特点：1新结构较多，产品上市初期设计和工艺仍需改进和微调。2平台化和系列化开发成为主流开发模式。3销量难以准确预估，工艺路线的不确定性大。4新技术不断涌现，但设计延续性仍较强。从中可以看出，新车型的不稳定、不确定性较强，但技术和设计有较大的延续性，在投产初期，总装柔性化共线生产是较为经济有效，并广泛采用的工艺模式。对总装工艺而言，柔性化共线生产必然导致对原有生产线的通用性改造，以及新老产品生产工艺

3、的优化融合，此过程需要产品和工艺相互配合、妥协。对于改善工艺开发过程而言，在产品设计的初期，在满足新车型产品定义所要求的功能实现和性能指标的前提下，对共线生产可能性较大的同级别、同档次的产品推行通用化的设计结构和产品工艺要求，是一种行之有效的办法。需要特别指出的是，本文所指的通用化并不等同于零部件的通用化，而是特指对总装工艺影响较大的设计结构和产品工艺要求，例如类似的布置布局、可共用的车身定位方式、统一的产品标识要求等，且通用化设计应该在产品分类的前提下进行，尺寸级别和定位档次差异较大的产品之间，不具备通用化设计的条件，对于工艺开发的改善也没有太大的现实意义。以下结合部分实例，就通用化设计对新

4、车型总装工艺开发的影响进行探讨。1 通用化设计对工艺布局与物流储运的影响。新导入产品的差异结构和采用的新技术，是总装车间工艺布局调整最主要的诱因。如果新产品较好的采用了通用化的设计，部件虽然结构不同但采用了相同或者相似的方式与生产线结合，与设备结合，就可以尽量的共用原有的工艺布局，减少新增作业场地需求，避免大规模的改扩建主线和新增分装线体，最大限度的共用生产区域。例如A公司在原有微车生产线导入一款新型微客，新老产品结构相似，但副车架分装定位点分别设计在不同方向上（老产品在X向，新产品在Z向），使原有分装线体无法共用，只能再规划一片新的分装区域并设置相关的线体设备，对柔性化改造成了很大的困难。B

5、公司也在副车架上遇到了问题，计划共线的两车型副车架结构相似，但老产品是整体框架式的，新产品是可拆分的框架，现有副车架分装线夹具改造的困难较大，总装工艺不得不在主线上为新车型安排副车间纵梁安装作业和零件存储的区域，降低了主线空间利用率。通用化的设计同样可以使物流仓储和物料转运受益。相似的体积形状可以大量共用存储和转运器具，即使改造，也降低了成本和难度，同时意味着不必因为产品结构的差异而新增各车型零部件专用的存储区域，从而节约了空间，降低了投入。例如A公司某系列两个车型的空调HVAC采用了不同的设计结构，一种可以总成的方式存储和转运，另一种只能以分散的几个部分分别储运，在两车型混线规划时，只好分别

6、安排了存储区域，开发新的储运器具，以不同的方式转运，造成了场地和成本上的浪费。2 通用化设计对生产线机械化输送系统柔性化改造的影响。新车型共线，改造难度最大常常就是机械化输送系统。新产品的通用化设计可以大大简化改造的难度，减少工作量，甚至避免改造。新车型在机械化输送系统上的改造，对于产品通用化设计的主要关注点：车身在输送系统上可行的定位方式、定位点的坐标、定位点处车身的强度、车身（包括以装配的零件）的重心位置、整车最大外形尺寸、车门的可拆卸性、车门位置和开度等等。图1：某车间内饰线输送系统结合各生产线结构，采用通用化设计使新老车型可以在输送系统上使用相同的定位方式，位置相同的定位点，对简化内饰

7、线和底盘线的改造效果显著。定位点处车身的强度对于部分定位方式的可实现是十分重要的。例如公司某新车，在内饰线和底盘线计划采用前部工艺销定位，后部托块支撑的方式定位（见图2），尺寸位置上没有问题，但是新车型后部与托块相对应的侧裙边较长，且只有两层钣金焊接而成，老车型为三层钣金，且裙边较短。新车型样车在机械化通过性验证时裙边因无法支撑车身重量而发生了变形。最后不得不对该部位进行了专门的设计变更以解决问题。整车在输送系统上的重心对定位方式的可行性和可靠性会产生重要的影响，需共线车型间差异不宜过大。图2：托块支撑侧裙的定位方式车门的可拆卸性，决定了车门分装的工艺安排，车门位置和开度影响底盘线吊具的改造。

8、这些方面尽量采用通用化的设计，可以减少相关的改造。例如公司某新车型车门开度过大，开启时在底盘线与吊具干涉，在检测线和设备干涉，因为改造代价太大，最后改变车门设计，使车门能够以个档位开启，解决了问题。3 通用化设计对生产设备柔性化改造的影响。生产设备的改造，通常是新车型总装工艺开发中成本较高，工作量较大的部分。为了尽量共用设备，减少改造和新增，对生产设备的通用化设计主要体现在两个方面：1.产品结构的通用化2.产品工艺要求的通用化。产品结构的通用化指在新车型设计时采用相同的结构或者相同的设备接口，从而共用设备，避免改造。例如公司某新车型欲与同系列的一款老车型共线生产，但是原有车型轮胎螺母设计为颗，

9、新车型轮胎螺母设计为颗，造成原有生产线上的轴轮胎拧紧机（见图3）无法共用，改造的代价较大，新车型工艺只好改为手工操作。又如对于某多车型混线的总装车间，由于各车型加注罐口的结构不一致，加注设备需要制作多个加注头，在生产不同车型前进行切换，对生产组织和节拍都造成了影响。同样罐口的位置和朝向如果差异过大也会对加注设备产生改造或者新增的需求，增加成本并占用生产线空间。如果对所有同类型、同级别车型的罐口结构进行统一的通用化设计，对大体的位置朝向也进行统一，加注设备的改造可以大大减少，即在设计阶段以最小的代价解决了问题。燃油气密性检测设备使用时加油口和封闭碳罐气道时也存在类似的问题，A公司某新车型与原有车

10、型碳罐气道封闭点设计位置不同，需要改变安装工位并增加辅助踏台，对总装工艺安排造成了困难。图3：轴轮胎拧紧机通用化的产品工艺要求指在满足性能要求的情况下对同一工艺过程提出一致的产品要求，从而共用设备，避免改造。如公司某新产品工艺开发时发现由于新老车型VIN码刻号的位置要求不统一，原有设备无法共用，必须新增一套刻号设备，此问题对产品性能无任何影响，完全可以依靠产品工艺要求的通用化避免。又如公司共线两车型制动液罐罐口结构相同，但产品定义的回吸量不同，仍必须对加注头进行改造。4 通用化设计对检测设备柔性化改造的影响。汽车检测设备往往价格昂贵，精密敏感。检测设备的柔性化改造往往是总装工艺开发中成本最高的

11、部分。检测线大多数设备都有一定的适用范围，只要在范围之内，通过调整设备的参数设定就可以实现设备的共用。对于同级别、同档次的产品统一标准，提出可实现产品性能、符合相关强制标准的产品工艺要求，可减少设备的改造需求。5 通用化设计对工装柔性化改造的影响。新产品工艺开发中必然要开发大量的工装，通过通用化设计，可以尽量共用原有工装，或在少量改造后即可实现共用。如公司某新车型工艺开发时发现因为夹具夹持点位置不同，新车型仪表台无法利用总装车间现有仪表台分装线和仪表台助力机械手。后通过设计变更，在仪表横梁两端增加了一对专门的工艺辅助支架解决了问题。又如公司多个车型的标牌位置产品要求不一致，相应的为每个车型开发

12、了专门的标牌定位辅具，对工艺开发和现场管理造成不便。图4：仪表助力机械手6 通用化设计对工具共用与选配的影响。对新产品工艺开发中的工具选配而言通用化设计主要在两个方面：1.标准件与力矩的通用。2.减少特殊工具的选用。标准件和定义力矩的通用是指在满足功能要求的前提下同一个系统尽量选用相同的标准件，同类位置尽量定义相同的力矩要求。这样可以共用大量工具，减少工具的新增量，也减轻了后期工具的维护保养工作量。例如将各车型无特殊要求的搭铁点统一选用相同规格的标准件和力矩。公司开发某系列的新车型时，设计人员随意的选用了新规格的油箱固定螺栓，在新车型混线试产时发现装配油箱时该工位工人需要频繁更换工具，且此处选

13、用新规格螺栓无任何意义，最终又通过设计变更统一了标准件规格。又如在底盘制动管路的连接中，管路接头较多，各车型制动管路规格通常相同，使用通用化的设计，采用统一的接头规格和力矩要求，对于减少工具选配量和简化操作大有好处。减少特殊工具的选用是指在没有特别需求的情况下，零件结构、紧固方式、零件规格等方面尽量采用常用的形式，减少工具选配的难度和周期。如规格尺寸统一使用公制标准，尽量保证常用工具的操作空间、统一选用常用的标准件头部尺寸等等。公司某中置后驱新车型设计时传动轴与后桥连接处工具空间太小，必须选用超薄的套筒才能在一段狭小的空间内完成，对工艺开发阶段工具的选购和生产操作都带来了较大的困难。又如某车型前门限位器中部的连接螺栓选用了很不常用的尺寸规格，该处工具选配到位花费了较长的时间，且后期的工具保养和增补也存在不便。7 通用化设计对工艺管理、员工培训的影响。大量的采用通用化的设计，降低了工具、设备等的数量，减少了不同车型间的操作差异，所以对于工艺管理和员工培训的好处是显而易见的。良好的生产管理和人员技能状态，可以保证老产品的质量稳定，新产品质量尽快的提高并成熟。总结：从以上分析可以看出，在新产品开发中采用通用化设计，能够降低投资成本、缩短工艺开发周期、避免工艺瓶颈、改善管理和质量。特别对