汽車總裝工藝現狀及發展趨勢

龔克

摘 要：本文闡述了目前國內整車裝配的工藝及相關設備的概況和現狀，并說明了今后在市場作用的推動下，總裝工藝及總裝設備的發展趨勢。

關鍵詞：整車裝配 工藝 發展趨勢

Current Status and Development Trend of Automobile Final Assembly Process

Gong Ke

Abstract：This article describes the current domestic vehicle assembly process and related equipment overview and status quo， and explains the future development trend of the final assembly process and final assembly equipment driven by the market.

Key words：vehicle assembly， technology， development trend

隨著國內汽車行業的發展及人民汽車消費觀的成熟，汽車市場正逐步邁入國際化、個性化、多樣化的方向發展，傳統的總裝流水線式生產模式因為其局限性，逐漸無法滿足目前趨于多樣性的產品要求。在此背景下，總裝生產線也逐漸開始進行轉變，對傳統流水線工位進行整合，實現總裝工藝的并行，保證物流的流暢，逐漸向模塊化裝配、柔性裝配方向轉變。在這樣的大背景下，如何實現裝配的模塊化、自動化、柔性化，如何在裝配過程中合理運用計算機技術，已經成為提高行業整車裝配效率的關鍵問題。

1 總裝工藝設備概況

汽車總裝生產線是由輸送設備、加注設備、各類專用設備及工具組成。

1）輸送設備：輸送設備即傳統意義上的流水線，是總裝最基本也是最重要的設備，其主要由線體及各類轉接機構組成。線體的用途是完成車體在流水線上的運輸工作，由于模塊化生產在總裝車間的廣泛應用，目前汽車行業總裝線體大致可以劃分為PBS線、內飾線、底盤線、完成線、檢測線、報交線、儀表預裝線、車門預裝線、前端模塊預裝線、前后橋預裝線、底盤預裝線等。線體的形式主要有滾床滑橇、滑動板鏈、摩擦線、積放鏈、板鏈、EMS、AGV。各線體之間的銜接工作就需要各類轉接機構來完成，通過轉接設備，完成預裝總成與主線車體的連接。如前后橋、動力總成一般采用電、氣動葫蘆或起重機，采用吊掛的形式完成轉接、儀表預裝總成采用舉升定位結構，與主線機械手完成交接，動力電池總成采用帶升降功能的AGV小車實現上線。

2）加注設備：汽車內部充斥著大量油液，有汽油、機油、冷卻液、制動液、風窗洗滌液等，加注質量也很大程度上決定了整車的裝配質量。隨著制造業技術的高速發展，國內加注設備功能上得到了很大的提升，由最初的純手動加注發展到目前的全自動加注設備或集中加注站。目前轎車油液加注已普遍采用具有抽真空、保壓檢漏、定量加注等功能的加注設備，大大提高了油液加注質量。

3）檢測設備：檢測線的設備能力也有較大的提升，由最初的室外道路檢測發展到目前的室內檢測線。檢測線主要由側滑臺、前束調整、大燈檢測、轉鼓實驗臺、尾氣檢測、安規檢測、燃油密封檢測等設備組成。

4）專用設備：隨著對汽車產量及質量要求的提升，各類高效的專用設備逐步被開發并被廣泛使用。目前常見的單機設備有：VIN碼打刻機、激光打標機、輪胎擰緊機、儀表合裝機械手、前圍合裝機械手、座椅機械手、輪胎機械手、風窗涂膠設備、方向盤對中設備、手制動調整設備、ADAS標定設備、頭道密封設備、整車電器檢測配置、外接電源設備等。

5）工具：由于目前總裝的自動化率不是很高，主要還是靠人工完成裝配作業，在這個過程中工具對提高裝配效率及人機工程起到了至關重要的作用。常見的工具包括標準的動力工具、風動套筒、鉚釘槍、鉚螺母槍等，此外還有特殊定制的各類標簽定位工裝、縫道調整工具、隨行小車等。

2 汽車總裝工藝設備水平現狀

設備的技術先進度對提高整車制造效率及生產質量起到了至關重要的作用，同時也體現了我國汽車裝配技術的水平。隨著我國汽車工業的蓬勃發展，我國引進了大量國外先進制造設備，極大地提高了國內汽車制造水平。國內各大設備生產廠家也紛紛吸收國外最新技術，并加以改進，形成大量專利。隨著近20年的高速發展，除檢測線外，絕大多數的設備均已實現國產化。汽車總裝工藝設備主要分為以下六類：檢測設備、輸送設備、自動化裝配站、加注設備、擰緊設備及專用設備。各類設備的現狀如下：

1）檢測設備：由于此類設備的精度要求較高，目前國內幾乎沒有廠家能完全掌握相關制造技術及標準，僅有部分研究機構有進行初步的研究，市面上并沒有成熟的產品可以選用，仍主要依靠進口，僅有部分簡單的實驗設備由國內自行集成，但核心傳感器技術仍掌握在他國手中。

2）輸送設備：主要分為剛性和柔性兩類。常見的剛性輸送線有滑板線、滾床線、摩擦線等，該類產線因為結構簡單，穩定可靠，技術難度底，國內已經可以完全自主設計并制造，同時保證較高的設備穩定性。柔性輸送一般分為三種：第一種為整車柔性輸送設備，常見的輸送形式有積放鏈、EMS、AGV，目前均實現國產化，其中積放鏈因為技術引進較早，目前使用廣泛，且國產質量牢靠，EMS及AGV由于成本及集成難度稍高，國產化后的穩定性相對較高，但較傳統的輸送線還是有所不足，不過勝在高柔性的特點，近幾年國內應用也越趨廣泛。第二種是中型總成件柔性輸送線，主要用于輸送動力總成及底盤件等預裝總成，目前這類輸送線也已實現國產，單壽命較短。第三種是小型零件柔性輸送線，運輸諸如減震器、濾清器等零件，該種輸送線負載較小，精度要求低，目前國內已經能夠實現國產，且質量穩定。

3）全自動裝配站：總裝車間常見用于前后風窗及天窗的裝配，但由于成本優勢較低，國內采用的并不多見，目前國內能實現自行集成。

4）加注設備：已經能夠實現國內集成，且主流功能完備，但核心傳感器技術仍由國外掌握。

5）擰緊機：國產設備精度差，故障率高，目前主要還是依靠進口，但是為了降低成本，夾持及助理部分基本采用國產，僅擰緊軸部分仍采用進口。

6）專用設備：目前絕大多數專用設備均能實現國產，僅對精度要求較高的伺服電機、傳感器及氣動元件仍保持進口。

3 汽車總裝技術及設備發展趨勢

3.1 總裝技術發展趨勢

隨著國內汽車市場產品種類日趨完善，消費者的個性化需求也日趨多樣化，在這樣的背景下，汽車生產也從一開始的產品單一的大批量生產逐漸轉變為靈活的高產品適應性的訂單式生產。汽車裝配的復雜性越來越高，零件的選裝種類及數量也越來越多，這樣對零件的供給、接收、保管都提出了更為苛刻的要求。這就必然促使生產方式產生新的變革。目前主要的趨勢有模塊化裝配、柔性裝配及虛擬化裝配。

7）模塊化裝配：目前該種裝配方式在各類主機廠中較為常見，但是因為各品牌產品結構上的差異，在模塊化的程度上可能略有不同。常見的模塊有儀表、前圍、車門、底盤、動力總成等。通過模塊化生產，各工序能夠實現并行裝配，大量壓縮主線長度，大幅提高生產效率，甚至部分廠家會將模塊外包外做，僅需采購模塊化產品進行總裝即可，同時后期如需引入其他車型，相應的適應性改造也要更為經濟、便捷。

8）自動化裝配：隨著今年國內機器人集成技術及視覺技術的不斷發展，在總裝實現更多的自動化裝配已成為可能。自動化裝配系統是柔性的、可編程、可擴展的。完整的系統由自動送料裝置、機器人系統、視覺識別技術、超聲波系統、夾具更換機構、計算機系統綜合集成而來。該種裝配方式的現實優點是可以大幅降低工人的勞動強度，提高裝配質量，保證產品一致性，也可以避免現場扯皮的問題。目前該技術因為其成本原因，并未大范圍采用，僅部分龍頭企業進行過少量應用，但是可以預見，隨著技術的發展及成本的下降，自動化裝配必定是今后發展的主要方向。

9）虛擬化裝配：該方法是采用計算機技術，通過計算機模擬的手段，對汽車零部件進行模擬裝配，拆分裝配模塊，制定裝配工序，選取相應工具。該方法通過產品數據管理（Product Data Management），將計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工藝規劃（CA PP）和計算機輔助制造（CAM）統一集成起來，是一種具有高柔性、高適應性的模擬裝配方法。該方法主要包含三個部分：1、整車數據管理，通過產品數據管理的方法獲得產品設計結構數據、產品裝配數據，為后續詳細分析做好準備。2、拆分裝配模塊，該部分是制定總轉工藝的基礎，通過該部分，我們能基本確定整車的裝配工序、裝配工具、專用設備的技術要求等。3、工時平衡：該部分用于改善流水線流暢性，平衡各崗位工作量，提高裝配效率，降低生產成本，是精益生產的重要組成部分。

10）專用設備的發展趨勢：隨著汽車裝配技術的不斷提升，相應的專用設備也得到空前發展。輸送線目前朝著柔性化、自動化、模塊化的方向發展，以滿足多車型、高產量的生產需求。加注設備朝著自動化、多功能、高集成度、定量加注、真空檢測等方向發展，大大提高加注質量及加注成功率。檢測線朝視覺技術、激光技術、智能監控診斷方向發展，不斷加入新穎的計算機技術，能夠極大提高檢測精度，同時如發生問題，可以引導維修人員進行快速的故障排除。擰緊機朝著無線、自動化擰緊的方向發展。動力工具由氣動朝電動化方向發展。總的來說，專用設備的主要發展方向是自動化、柔性化、智能化，實現適應多種產品的共線生產，減少工人負荷，快速排查故障的需求。

4 結束語

隨著汽車市場競爭的日益激烈，消費者汽車消費觀的不斷成熟，提高生產效率、降低制造成本、提高生產線柔性必定是各大廠家的核心問題。根據目前相關網站上的數據，總裝自動化率僅有10%左右，工人的勞動負荷率平均水平也僅有82%，人工費用在生產成本中的占比在35%，與發達國家的水平還存在一定差距。因此各大企業應采用自動化裝配、模塊化裝配、虛擬化裝配等技術來降低生產成本，快速適應市場及時代日新月異的需求，盡可能用最低的成本生產出滿足不同用戶需求的產品，以此讓企業自身脫穎于激烈的市場競爭中。

參考文獻：

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