汽車頂棚模塊化裝配工藝研究

郭稱勇，肖康寶 Guo Chengyong，Xiao Kangbao

汽車頂棚模塊化裝配工藝研究

郭稱勇，肖康寶
Guo Chengyong，Xiao Kangbao

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司 汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

汽車頂棚裝配過程中，出現(xiàn)裝配工人經(jīng)常抱怨人機(jī)性差、頂棚裝配品質(zhì)不良的問題。通過對現(xiàn)有非集成頂棚設(shè)計(jì)及裝配工藝進(jìn)行分析研究，采用人機(jī)仿真的方法，提出采用頂棚模塊化設(shè)計(jì)解決方案，可徹底解決裝配工藝性差及裝配品質(zhì)不良的問題。介紹了頂棚模塊化設(shè)計(jì)及模塊化裝配工藝，分析頂棚模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)及工藝設(shè)計(jì)過程關(guān)鍵因素。研究表明，汽車頂棚采用模塊化設(shè)計(jì)方法，可有效解決非集成頂棚裝配人機(jī)性差、裝配品質(zhì)差、現(xiàn)場管理復(fù)雜等問題。在前期產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，實(shí)施對產(chǎn)品設(shè)計(jì)及工藝設(shè)計(jì)約束，可提升頂棚裝配工藝性及裝配品質(zhì)。

汽車；頂棚；模塊化；裝配；工藝設(shè)計(jì)

0 引 言

隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，市場競爭日趨激烈，如何提高裝配效率、裝配質(zhì)量成為汽車廠家贏得市場競爭的關(guān)鍵。而頂棚的裝配品質(zhì)一直是汽車行業(yè)內(nèi)重點(diǎn)、難點(diǎn)，頂棚的裝配工藝性直接決定頂棚裝配品質(zhì)。在總裝車間生產(chǎn)過程，經(jīng)常會遇到工人反饋裝配工藝性差及裝配品質(zhì)難保證的問題，嚴(yán)重影響整車質(zhì)量，增加工人抱怨及客戶投拆，降低客戶滿意度。為解決頂棚裝配工藝性差及裝配品質(zhì)不穩(wěn)定的問題，提出頂棚模塊化設(shè)計(jì)及模塊化裝配的解決方案。

1 頂棚非集成裝配

1.1 非集成裝配工藝流程

頂棚非集成裝配工藝采用串聯(lián)裝配，裝配順序依次按頂棚線束、頂棚、遮陽板、乘客拉手、前閱讀燈、后閱讀燈等依次裝配至車身，如圖1所示，操作均需要在車內(nèi)進(jìn)行。頂棚投入采用人工投入，需要多人同時(shí)配合操作完成頂棚裝配。

圖1 頂棚非集成裝配工藝流程

1.2 非集成裝配問題

1）裝配人機(jī)性差。頂棚附件及頂棚裝配至車身，工人頻繁進(jìn)出蹲坐車內(nèi)，易造成腰肌勞損等職業(yè)病。仿真分析人機(jī)評價(jià)得分為7分（很不舒服，需要立即改善），如圖2所示。

（a）裝配頻繁進(jìn)出車內(nèi)（b）裝配蹲座在車內(nèi) （c）人體模型仿真分析（d）勞動強(qiáng)度分析結(jié)果為7分

2）人工裝配頂棚品質(zhì)差。頂棚在人工投入車身過程中邊沿易出現(xiàn)褶皺質(zhì)量問題，人員頻繁進(jìn)出車內(nèi)，易出現(xiàn)踩踏傷到地板線束、控制器、車身鈑金等風(fēng)險(xiǎn)，如圖3所示。

3）主線工時(shí)較長，現(xiàn)場管理復(fù)雜，不利于節(jié)拍提升，非集成裝配與模塊化裝配工時(shí)對比情況如圖4所示。

（a）車內(nèi)踩踏現(xiàn)象（b）人工投入裝配

圖4 裝配工時(shí)對比結(jié)果

2 頂棚模塊化裝配

2.1 模塊化裝配工藝流程

頂棚模塊化裝配工藝采用并聯(lián)裝配，依次按頂棚線束、遮陽板、乘客拉手、前閱讀燈、后閱讀燈等裝配至頂棚上，避免在車內(nèi)作業(yè)，如圖5所示。頂棚模塊總成裝配至車身通常采用助力臂投入。

圖5 頂棚模塊化裝配流程

2.2 頂棚模塊化裝配優(yōu)勢

1）模塊化裝配操作人機(jī)性好。頂棚線束、遮陽板、乘客拉手、前閱讀燈、后閱讀燈等頂棚附件線下分裝至頂棚，避免車內(nèi)下蹲和仰頭操作，避免造成腰肌勞損職業(yè)病，如圖6所示，仿真分析人機(jī)評價(jià)得分為3分（較為舒適，無需改善）。

2）模塊化裝配品質(zhì)有保證。頂棚附件線下分裝至頂棚，無需在車內(nèi)作業(yè)，避免踩踏車內(nèi)線束、控制器、鈑金等零件。頂棚模塊化裝配通常采用助力臂裝配，避免出現(xiàn)人工投入時(shí)頂棚易褶皺的質(zhì)量問題，如圖7所示。

（a）人體模型仿真分析（頂棚附件線下分裝至頂棚）（b）勞動強(qiáng)度分析結(jié)果為3分

（a）頂棚附件線下分裝（b）頂棚模塊助力臂裝配

3）頂棚模塊化裝配，主線工時(shí)較短，現(xiàn)場管理簡單，效率提升，利于節(jié)拍提升及現(xiàn)場生產(chǎn)調(diào)整。

3 頂棚模塊化設(shè)計(jì)

從頂棚裝配工藝及裝配品質(zhì)考慮，建議采用頂棚模塊化設(shè)計(jì)。通常是在頂棚廠家進(jìn)行頂棚附件裝配，包括頂棚線束、遮陽板、乘客拉手、前閱讀燈、后閱讀燈、緩沖墊塊等，再以總成狀態(tài)提供到整車廠進(jìn)行裝配，頂棚模塊固定至車身采用金屬卡扣的形式。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，提出產(chǎn)品設(shè)計(jì)約束以及合理工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)，保證量產(chǎn)時(shí)頂棚的裝配工藝性及裝配質(zhì)量。

3.1 頂棚線束

頂棚線束與頂棚固定通常采用貼片粘接固定方式和熱熔膠固定方式，如圖8所示。頂棚需要設(shè)計(jì)頂棚線束走向標(biāo)志，采用貼片粘接固定，需要在頂棚上設(shè)計(jì)貼片粘貼位置標(biāo)志線；采用熱熔膠固定，需要設(shè)計(jì)熱熔膠線。

（a）貼片粘接固定線束（b）熱熔膠固定線束

3.2 乘客拉手

乘客拉手通過過渡支架線下固定至頂棚，采用金屬卡扣的裝配形式卡接至車身，如圖9所示。金屬卡扣精度要求較高，拉手裝配需要設(shè)計(jì)安裝定位工裝。

（a）乘客拉手裝配流程（b）乘客拉手裝配結(jié)構(gòu)

3.3 遮陽板

遮陽板通過過渡支架線下裝配至頂棚，采用金屬卡扣的裝配形式卡接至車身，如圖10所示。金屬卡扣精度要求較高，遮陽板裝配需要設(shè)計(jì)安裝定位工裝。

（a）遮陽板裝配流程（b）遮陽板裝配結(jié)構(gòu)

3.4 前、后閱讀燈

閱讀燈通過過渡支架線下裝配至頂棚，采用金屬卡扣結(jié)構(gòu)固定至車身，如圖11所示，金屬卡扣精度要求較高，卡扣裝配需要設(shè)計(jì)安裝定位工裝。

（a）閱讀燈裝配流程（b）閱讀燈裝配結(jié)構(gòu)

3.5 其他零件

洗滌水管通常通過熱熔膠粘貼至頂棚，如圖12所示。麥克風(fēng)通常采用卡接結(jié)構(gòu)固定至頂棚，如圖13所示。

圖12 洗滌水管固定圖13 麥克風(fēng)固定

4 總 結(jié)

通過對傳統(tǒng)頂棚非集成裝配與頂棚模塊化裝配工藝對比分析，通過人機(jī)仿真分析的方法，從頂棚裝配工藝性及頂棚裝配品質(zhì)角度考慮，得出采用頂棚模塊化設(shè)計(jì)的結(jié)論。在前期產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初，對頂棚及頂棚附件提出產(chǎn)品設(shè)計(jì)約束，滿足頂棚模塊化工藝設(shè)計(jì)要求，從而提高頂棚的裝配工藝性以及裝配品質(zhì)。

2019-05-13

U463.81.06

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2019.04.012

1002-4581（2019）04-0044-03