汽車裝配工藝模塊化設(shè)計(jì)研究

于貳珍

（沈陽華晨金杯汽車有限公司，遼寧 沈陽 110000）

0 引言

經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步帶來了汽車工業(yè)的高速發(fā)展，但是汽車裝配技術(shù)還相當(dāng)落后。國(guó)內(nèi)許多汽車零部件與國(guó)外制造技術(shù)相當(dāng)，但是組裝后汽車整體性能與國(guó)外相比還相差很大，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)主要是由于國(guó)內(nèi)裝配質(zhì)量的不合格，也是造成我國(guó)汽車工業(yè)停留在1個(gè)低端水準(zhǔn)，競(jìng)爭(zhēng)力差的主要因素。一輛合格的汽車不僅僅要求零部件質(zhì)量的合格，更要求裝配工藝的合格，沒有合格的零部件裝配就沒有合格的汽車產(chǎn)品質(zhì)量。隨著競(jìng)爭(zhēng)的全球化發(fā)展，汽車生產(chǎn)廠家開始實(shí)行生產(chǎn)和采購(gòu)全球化，設(shè)計(jì)系統(tǒng)化和模塊化，這些轉(zhuǎn)變都標(biāo)志著汽車生產(chǎn)和汽車裝配模式的系統(tǒng)化和模塊化。

1 汽車裝配概述

裝配是按照規(guī)定的要求將汽車所需要的零部件組裝在一起，使之成為成品或半成品的工藝過程。汽車裝配包括發(fā)動(dòng)機(jī)裝配、變速器和底盤的裝配以及車身等關(guān)鍵零部件的裝配，它是汽車生產(chǎn)中的最后一道工序，直接影響著汽車的整車質(zhì)量。汽車的裝配過程就是將數(shù)萬個(gè)零件組裝在一起，這些零件按其功能又可以分為組合件、部件和總成等不同類型的裝配單元。每個(gè)單元完成自身獨(dú)特的功能，并且各個(gè)裝配單元之間相互配合，共同實(shí)現(xiàn)汽車的各項(xiàng)功能。所以汽車的裝配過程中零件種類多、數(shù)量大，從而使得整個(gè)汽車的裝配過程變得非常復(fù)雜。因此動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)型和耐久性成為人們對(duì)汽車質(zhì)量不斷追求的目標(biāo)，這些性能除了要在研發(fā)階段充分考慮之外，還要通過汽車裝配過程中的工藝特性來控制。

2 汽車裝配的工藝特點(diǎn)

一臺(tái)完整的汽車是由數(shù)萬個(gè)零件組裝在一起得到的，那么汽車裝配的特點(diǎn)是零件多、數(shù)量大、操作復(fù)雜等。汽車裝配過程中不僅僅要完成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、車身、懸掛架、汽車轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的裝配，還要完成汽車內(nèi)外飾件的裝配，以及汽車電氣系統(tǒng)的布置安裝、玻璃和油液加注部分的裝配等等。汽車裝配過程中涉及到的操作包括過盈配合、鉚接、焊接、鑲嵌、粘結(jié)以及螺紋連接、配線和各類油液定量加注等等，其工作量占全部車輛制造工作量的20%-25%[1]。為了提高汽車裝配效率，提出了模塊化裝配工藝過程來完成汽車整車的裝配。

2.1 模塊化概述

模塊是將相互獨(dú)立的一部分零部件先組裝在一起使其成為部件，然后再將這些部件組裝在一起成為一個(gè)或者幾個(gè)模塊，最后將這些模塊依次裝配到車身上完成汽車的整車裝配，并且實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的要求。這種模塊化的裝配工藝大大提高了汽車裝配質(zhì)量，縮短了汽車裝配周期，降低了汽車裝配過程中的成本。但是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們不斷追求個(gè)性化的要求，這種單一的裝配工藝不能滿足人們對(duì)汽車多樣化的要求。

2.2 模塊化裝配的內(nèi)容

模塊化裝配工藝就是將汽車裝配分成不同的模塊，包括儀表板模塊、前端模塊、動(dòng)力總成及前懸架模塊、后橋總成及后懸架模塊、車門模塊等幾大模塊[2]，這樣在精簡(jiǎn)裝配作業(yè)內(nèi)容的同時(shí)大大提高了汽車裝配的生產(chǎn)效率。下面以汽車幾個(gè)主要模塊為例介紹汽車模塊化設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。

3 摸塊化裝配工藝的設(shè)計(jì)

3.1 前端模塊設(shè)計(jì)

汽車前端模塊主要由前端框架、前大燈、前保險(xiǎn)杠防撞梁、前機(jī)蓋鎖以及散熱器、冷凝器、前端線束和進(jìn)出水管等組成，并且實(shí)現(xiàn)與車身左右縱梁的鏈接。傳統(tǒng)的汽車前端類似一個(gè)框架式結(jié)構(gòu)，組成前端的各個(gè)零件采用焊接的形式相互鏈接。采用模塊化設(shè)計(jì)之后，整個(gè)汽車前端采用開口結(jié)構(gòu)，在前端模塊分裝線上裝配完成后再運(yùn)送到總裝線上，以一體化的形式鏈接到車身上面。因此前端模塊框架在裝配過程中與車身采用螺紋相互聯(lián)接在一起，在滿足自身強(qiáng)度和剛度的前提下，還要保證散熱器、冷凝器以及大燈和前機(jī)蓋鎖有足夠的裝配空間，并且保證大燈與發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、保險(xiǎn)杠等的平度和間隙要求以及整個(gè)框架的維修等。前端模塊化設(shè)計(jì)時(shí)還要使前保險(xiǎn)杠防撞梁能夠固定到整個(gè)模塊上或者與前端框架集成。另外汽車大燈線束的插接以及進(jìn)出水管、風(fēng)扇和喇叭線束的插接都要考慮在內(nèi)。

3.2 汽車底盤模塊化工藝設(shè)計(jì)

汽車底盤模塊化設(shè)計(jì)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，其設(shè)計(jì)步驟必須要按照步驟依次進(jìn)行，其具體實(shí)施步驟如下所示:

1)市場(chǎng)調(diào)查

了解市場(chǎng)中底盤系統(tǒng)的需求量和需求比例關(guān)系，調(diào)查用戶對(duì)新產(chǎn)品性能和結(jié)構(gòu)方面的新需求。

2)確定參數(shù)和基型設(shè)計(jì)

參數(shù)的確定包括汽車底盤的動(dòng)力性能和主要尺寸規(guī)格參數(shù)，然后進(jìn)行產(chǎn)品的功能分析和分解，進(jìn)而建立汽車底盤模塊的功能模型。

3)裝配

根據(jù)用戶需求從模塊庫(kù)中選擇合適的模塊進(jìn)行組裝和性能分析。

所以筆者對(duì)汽車裝配的模塊化設(shè)計(jì)分為了三個(gè)層次:（1）汽車底盤的方案設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)；（2）底盤模塊的劃分和模塊的建立；（3）產(chǎn)品設(shè)計(jì)，包括模塊的選擇、模塊的組合和方案的評(píng)價(jià)。

3.3 車門模塊的工藝設(shè)計(jì)

車門模塊化裝配可以確保駕駛室內(nèi)零部件裝配的接近性，減少汽車車身漆面的劃傷，從而提高整車裝配的質(zhì)量。采用模塊化設(shè)計(jì)的車門組裝工藝還可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)線上的機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)線寬度方向的利用率。車門等模塊主要包括門鎖、車門把手以及后視鏡、玻璃升降系統(tǒng)、限位器和揚(yáng)聲器等零部件。在進(jìn)行車門模塊裝配設(shè)計(jì)時(shí)要保證車門的拆裝要求，確保其后續(xù)的修理功能，還要確保車門安裝后的間隙和平度，以及線束之間的連結(jié)可靠性。

4 模塊化裝配和非模塊化裝配的比較

模塊化裝配能夠減少汽車總裝裝配線的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)裝配生產(chǎn)的柔性化生產(chǎn)；降低了總裝線上零件的數(shù)量，降低了停線的風(fēng)險(xiǎn)性，并且汽車零部件模塊化的應(yīng)用大大減少了在庫(kù)零件的數(shù)量，也降低了零件運(yùn)輸和儲(chǔ)存的壓力；模塊化的生產(chǎn)提高了汽車通用部件的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，做到了模塊內(nèi)部分零部件的通用化，降低了開發(fā)成本。而傳統(tǒng)的非模塊化設(shè)計(jì)采用單線裝配的生產(chǎn)模式，其裝配線長(zhǎng)，能耗高，在多車型同時(shí)裝配時(shí)，容易造成零件的漏裝和錯(cuò)裝，因此模塊化生產(chǎn)是汽車裝配生產(chǎn)主要組成部分。

5 結(jié)論

隨著汽車生產(chǎn)制造技術(shù)的發(fā)展，汽車裝配新工藝和新技術(shù)也在不斷的進(jìn)步。模塊化是當(dāng)今汽車裝配生產(chǎn)中具有歷史意義的改革，它將功能相同的部分零部件預(yù)先組裝在一起，形成一個(gè)功能完整的模塊，然后再將這些模塊按照一定的裝配順序安裝到汽車車身上。模塊化裝配工藝簡(jiǎn)化了汽車裝配工藝的布置，提高了總裝的效率。

［1］李同科，簡(jiǎn)學(xué)利．淺談汽車產(chǎn)品裝配工藝特性的識(shí)別與控制[J].輕型汽車技術(shù)：技術(shù)縱橫，2010(1/2)總:245-246.

［2］鄭德權(quán),趙福全,回金楷,馬貝方,李斌.總裝工藝模塊化裝配設(shè)計(jì)[J].AT&M視界.

［3］邱國(guó)華．汽車模塊化設(shè)計(jì)的應(yīng)用與發(fā)展[J]．設(shè)計(jì)研究.