硅谷杂志：汽车装配工艺模块化设计研究 |
| 2012-07-03 11:06 作者：刘 冰 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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摘要：介绍汽车装配的重要性以及汽车装配的工艺特点，论述模块化和柔性化相结合的装配工艺在汽车装配过程中的重要性，并且给出汽车模块化设计过程中主要模块设计中需要考虑的因素和注意的问题。
关键词：汽车装配；工艺模块化；工艺特点
中图分类号：TP391.72文献标识码：A文章编号：1671—7597（2012）0120
【《硅谷》杂志2012年1月刊文】
0引言
经济的进步带来了汽车工业的高速发展，国内汽车零件的机加工水平正在迅速提高，但是汽车装配技术还相当落后。国内许多汽车零部件与国外制造技术相当，但是组装后汽车整体性能与国外相比还相差很大，这种现象的出现主要是由于国内装配质量的不合格，也是造成我国汽车工业停留在一个低端水准，竞争力差的主要因素。一辆合格的汽车不仅仅要求零部件质量的合格，更要求装配工艺的合格，没有合格的零部件装配就没有合格的汽车产品质量。随着竞争的全球化发展，汽车生产厂家开始实行生产和采购全球化，设计系统化和模块化，这些转变都标志着汽车生产和汽车装配模式的系统化和模块化。
1汽车装配概述
装配是按照规定的要求将汽车所需要的零部件组装在一起，使之成为成品或半成品的工艺过程。汽车装配包括发动机装配、变速器和底盘的装配以及车身等关键零部件的装配，它是汽车生产中的最后一道工序，直接影响着汽车的整车质量。汽车的装配过程就是将数万个零件组装在一起，这些零件按其功能又可以分为组合件、部件和总成等不同类型的装配单元。每个单元完成自身独特的功能，并且各个装配单元之间相互配合，共同实现汽车的各项功能。所以汽车的装配过程中零件种类多、数量大，从而使得整个汽车的装配过程变得非常复杂。随着国内外汽车制造业的发展，人们对汽车的质量和外观要求越来越高，汽车行业的竞争也越来越激烈。因此动力性、经济型和耐久性成为人们对汽车质量不断追求的目标，这些性能除了要在研发阶段充分考虑之外，还要通过汽车装配过程中的工艺特性来控制。
2汽车装配的工艺特点
一台完整的汽车是由数万个零件组装在一起得到的，那么汽车装配的特点是零件多、数量大、操作复杂等。汽车装配过程中不仅仅要完成汽车发动机、传动系、车身、悬挂架、汽车转向系和制动系统、空调系统的装配，还要完成汽车内外饰件的装配，以及汽车电气系统的布置安装、玻璃和油液加注部分的装配等等。汽车装配过程中涉及到的操作包括过盈配合、铆接、焊接、镶嵌、粘结以及螺纹连接、配线和各类油液定量加注等等，其工作量占全部车辆制造工作量的20%~25%[1]。为了提高汽车装配效率，提出了模块化装配工艺过程来完成汽车整车的装配。因此在制动装配工艺时就要了解汽车装配总图、主要零部件图以及每个零部件的结构特点、功能作用等等，从而在制定工艺时，采取相应的措施使之达到设计要求。
2.1模块化概述
模块是将相互独立的一部分零部件先组装在一起使其成为部件，然后再将这些部件组装在一起成为一个或者几个模块，最后将这些模块依次装配到车身上完成汽车的整车装配，并且实现预定功能的要求。这种模块化的装配工艺大大提高了汽车装配质量，缩短了汽车装配周期，降低了汽车装配过程中的成本。但是随着科学技术的进步和人们不断追求个性化的要求，这种单一的装配工艺不能满足人们对汽车多样化的要求。为了解决这一矛盾，人们开始在装配过程中将不同配置的零部件组装在一起，但是由于零部件的装配顺序、装配工具以及工时等等的不同给整个装配过程带来了更多的矛盾，为此人们提出来模块化装配和柔性化生产技术相结合的方法。
2.2模块化装配的内容
模块化装配工艺就是将汽车装配分成不同的模块，包括仪表板模块、前端模块、动力总成及前悬架模块、后桥总成及后悬架模块、车门模块等几大模块[2]，这样在精简装配作业内容的同时大大提高了汽车装配的生产效率。下面以汽车几个主要模块为例介绍汽车模块化设计的相关内容。
3模块化装配工艺的设计
3.1前端模块设计
汽车前端模块主要由前端框架、前大灯、前保险杠防撞梁、前机盖锁以及散热器、冷凝器、前端线束和进出水管等组成，并且实现与车身左右纵梁的链接。传统的汽车前端类似一个框架式结构，组成前端的各个零件采用焊接的形式相互链接。采用模块化设计之后，整个汽车前端采用开口结构，在前端模块分装线上装配完成后再运送到总装线上，以一体化的形式链接到车身上面[3]。因此前端模块框架在装配过程中与车身采用螺纹相互联接在一起，在满足自身强度和刚度的前提下，还要保证散热器、冷凝器以及大灯和前机盖锁有足够的装配空间，并且保证大灯与发动机盖、保险杠等的平度和间隙要求以及整个框架的维修等。前端模块化设计时还要使前保险杠防撞梁能够固定到整个模块上或者与前端框架集成。另外汽车大灯线束的插接以及进出水管、风扇和喇叭线束的插接都要考虑在内。
3.2汽车底盘模块化工艺设计
汽车底盘模块化设计是一个庞大的系统工程，其设计步骤必须要按照步骤依次进行，其具体实施步骤如下所示[4]：
1）市场调查
了解市场中底盘系统的需求量和需求比例关系，调查用户对新产品性能和结构方面的新需求。
2）确定参数和基型设计
参数的确定包括汽车底盘的动力性能和主要尺寸规格参数，然后进行产品的功能分析和分解，进而建立汽车底盘模块的功能模型。
3）装配
根据用户需求从模块库中选择合适的模块进行组装和性能分析。
所以笔者对汽车装配的模块化设计分为了三个层次：1）汽车底盘的方案设计和功能设计；2）底盘模块的划分和模块的建立；3）产品设计，包括模块的选择、模块的组合和方案的评价。
3.3车门模块的工艺设计
车门模块化装配可以确保驾驶室内零部件装配的接近性，减少汽车车身漆面的划伤，从而提高整车装配的质量。采用模块化设计的车门组装工艺还可以简化生产线上的机械结构，提高生产线宽度方向的利用率。车门等模块主要包括门锁、车门把手以及后视镜、玻璃升降系统、限位器和扬声器等零部件。在进行车门模块装配设计时要保证车门的拆装要求，确保其后续的修理功能，还要确保车门安装后的间隙和平度，以及线束之间的连结可靠性。在进行车门的总装时对于拆轴式车门铰链要使连接轴螺栓的径向空间为40mm，轴向空间在≥70mm+螺栓长度的范围内无零件遮挡；对于拆螺栓式车门铰链结构在垂直于螺栓头部的轴向和径向空间要满足普通气动弯角定扭扳手+套筒可将螺栓拆卸的要求。
4模块化装配和非模块化装配的比较
模块化装配能够减少汽车总装装配线的长度，实现装配生产的柔性化生产；降低了总装线上零件的数量，降低了停线的风险性，并且汽车零部件模块化的应用大大减少了在库零件的数量，也降低了零件运输和储存的压力；模块化的生产提高了汽车通用部件的企业标准化，做到了模块内部分零部件的通用化，降低了开发成本。而传统的非模块化设计采用单线装配的生产模式，其装配线长，能耗高，在多车型同时装配时，容易造成零件的漏装和错装，因此模块化生产是汽车装配生产主要组成部分。
5结论
随着汽车生产制造技术的发展，汽车装配新工艺和新技术也在不断的进步。模块化是当今汽车装配生产中具有历史意义的改革，它将功能相同的部分零部件预先组装在一起，形成一个功能完整的模块，然后再将这些模块按照一定的装配顺序安装到汽车车身上。模块化装配工艺简化了汽车装配工艺的布置，提高了总装的效率，
参考文献：
[1]李同科、简学利，浅谈汽车产品装配工艺特性的识别与控制，技术纵横，轻型汽车技术，2010（1/2）总：245-246.
[2]郑德权、赵福全、回金楷、马贝方、李斌，总装工艺模块化装配设计，AT&M视界.
[3]邱国华，汽车模块化设计的应用与发展，设计研究.
[4]汪敏，大规模定制下的汽车底盘模块化设计技术研究与应用，合肥工业大学硕士论文.
作者简介：
刘冰，男，汉族，工程师，机械工业第四设计研究院。（注：本文版权归作者本人和硅谷杂志所有，禁止他人未经授权转载）
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