汽车总装工艺技术应用及发展趋势探讨

王成龙 徐兴有 江雅珍

中国重汽集团工艺研究院 山东省济南市 250000

1 引言

在车辆产品类型不断增多的影响之下，汽车总装厂内部使用混线生产模式来缩短汽车交货周期，但在混线生产模式运行的过程中，人工成本消耗较大，因此需要综合分析，汽车总装工艺技术，并不断提高模块化、自动化生产技术与水平，从而提升汽车总装工艺效率的同时降低人工成本消耗，提高汽车总装厂的核心竞争能力。

2 汽车总装工艺技术分析

2.1 模块化生产

模块化生产能够帮助汽车总装工艺的生产更加标准化，同时，汽车总装工艺的模块化生产还能令不同级别与车型的各个零部件生产更加标准化，从而便于各类新技术的灵活使用。在实际的汽车总装制造过程当中，模块化生产所带来的优势不仅局限于汽车装配的速率提高，还可进一步拓展装配线的柔性化程度，帮助汽车生产周期有效缩短，很好地减少了总装工位线的长度以及主线装配所消耗的工时。现阶段常使用的模块化生产包含有，电子控制系统模块化以及产品结构模块化两种生产模式。

2.1.1 电子控制系统模块化

汽车总装工艺技术受到车联网及信息娱乐的影响，诞生出了ECU 电子控制单元集成技术，从而使得汽车总装工艺朝着标准化的趋势发展着。ECU 能够为汽车总装工艺提供“标准件”功能，从而使各类车型的组装拥有通用模块，并且电子控制系统还可将各项功能进行细分与综合整合，从而实现全车总装的电子控制系统模块化，形成各项控制与标准模块化大集成。

2.1.2 产品结构模块化

产品结构模块化生产是能够将汽车产品的多种功能结构与汽车各类零件部件进行关联组合，从而令汽车内部各子系统产品结构与零部件组装集成，形成大总成的模块化生产。产品结构模块化生产能够有效缩短产线的长度，提高生产节拍，更好地对装配工艺技术进行优化，从而有效降低汽车总装工艺制造消耗的成本。产品结构模块化的优势有以下几点：

首先，产品结构模块化生产的过程中，能够利用多种柔性托盘，将组装现场组合形成底盘合车工装。在组合内部还含有前、中、后托盘，以及带有多种柔性化的定位销，更好地满足在总装过程中，不同组合动力模块的装配支撑需求，提高底盘自动化装配水平，有效化解下车体在装配时出现的人机性差距较大等问题。

其次，产品结构模块化生产在底盘模块化部分的集成程度较高，除了将常规的前悬、后悬模块集成在大托盘的工装上，也将下车体的附件例如排气管总成、油箱总成、隔热垫以及燃油管路综合集成在大托盘工装中，有效减少底盘主线的工位数，缩短底盘模块化的装配工时。

除此之外，模块化生产为汽车总装工艺带来底盘标准件自动拧紧技术，自动拧紧技术主要将紧固件与拧紧套筒集成在大托盘工装当中，对高精度电动拧紧工具进行柔性化的设置，再结合信息化网络系统，高效地完成装配过程中的力矩控制与质量监测，更好地为汽车总装工艺实现网络化装配制造带来思路与示范。

最后，产品模块化生产过程中，能够借助电磁或光学自动引导装置，实现汽车总装过程中的路径自动跟踪、转向同步行驶等功能，实现汽车总装过程中底盘合车的无人化与自动化装配。

2.2 自动化生产

汽车总装工艺技术受到人力资源成本提高与汽车制造节拍加强等环节的影响，使得制动化生产愈发重要。在汽车总装过程中，自动化设备能够有效提高产品的质量，并保证汽车装配的稳定性，较为常见的自动化工序有以下几点：

首先在对汽车前后风挡以及全景天窗的涂胶工序实现了自动化生产，能够借助涂胶机器人设备取代人工打胶步骤，同时，涂胶机器人的使用还可避免断胶现象的出现，更好地保证交易质量的可靠与稳定性，再结合风挡装配机器人的使用，实现前后风挡与全景天窗的全自动化装配，有效提高车辆的密封性。

车轮模块的组装也能够借助轮胎自动封装线完成自动化分装，还可利用自动输送线将轮胎组件运送至装配工位。自动化封装系统的使用能够根据车辆配置，制动底对轮胎的规模进行识别，并且在组装过程中还可自发地完成轮胎装备与动平衡检测，有效地保证了轮胎分装的品质及生产质量，在保证产品生产质量水平的同时，有效节约人力成本支出，提高汽车装配效益回报。

除以上两点以外，自动化生产还可借助各种各样的助力设备，更好地辅助装配过程，各模块化的工序生产，例如使用自动化的机械手装配取代IP 模块中人工装配的工序，既能够保证定位装配的精准度，还可更好地控制车辆内饰外观的质量与尺寸链，大大地提高车辆造型效果与装配质量，有效节约人力成本消耗。

2.3 加注设备真空化及智能化生产

在汽车总装工艺技术中，对于加注设备的各项功能，也朝着真空化智能化的方向发展着。例如制动液、冷却液或是空调冷媒等加注设备的抽真空加注、自动检测与自动定量加注等功能能够集成一体，从而更好地实现油液二合一的集成加注生产工艺。

2.4 力矩控制智能化生产

高精度电动拧紧设备是实现力矩控制智能化的基础，也是在进行例句拧紧过程中较常使用的机械设备。现阶段汽车总装工艺过程当中，常使用的拧紧技术发生了改变，不再沿用通常的扭矩法，而是利用更加新颖的扭矩加转角法或是屈服强度法进行力矩拧紧工艺；在力矩拧紧设备使用的过程中，不在以控制力矩的间接办法控制拧紧质量，而是直接控制预紧力从而保证拧紧质量，同时直接控制预紧力还能够实现在线动态的监测与控制力矩，更好地保证拧紧质量；其次，在力矩拧紧工艺过程中，能够借助工厂联网形成力矩数据化的网络系统，真正实现实时地对拧紧质量进行监控、数据跟踪储存、数据分析与追溯等处理，从而有效提高制造过程中的CPK，实现SPC。除此之外，还可利用网络化通信模块，结合单片机控制器，完成信息数据的交互与传输，并将二者有效结合生成一体化的智能网络装配控制模块，加强力矩装配的控制。

2.5 柔性化工装生产

在汽车总装工艺的整体工序当中，受到装配空间范围或是零附件复杂程度的影响，在部分装配工序当中，使得相关装配人员的作业姿势不规范，装配人机性较差。因此，需要通过自动化机械设备代替人工装配，同时借助柔性化工装生产，提高部分工装及作业的人机性。具体案例如下：

在汽车总装工艺中，由于底盘线下车体的附件装配空间狭小，相关零部件的装配技术复杂，因此需要装配人员下蹲或身体弯曲才可进行装配操作，然而下蹲或身体弯曲则是不良的作业动作，因此在底盘线下车体附件装配的过程中，可借助吊车设备进行人机性的装配设计，也就是在进行下车体附件装配的过程中，使用C 型吊具，将车身调高至一定的高度，方便装配人员利用最佳姿势进行正常的装配操作。

在装配内饰线时，受到车内空间狭小的影响，装配人员无法正常地完成装配工作。如在进行车舱内线束装配工序时，装配人员的位置与车身悬挂高度不相符，导致装配人员需要下蹲或是弯曲身体才可完成装配作业。因此，可以借助Z 向高度柔性可调的车身托盘辅助舱内线束的装配，利用车身托盘调整车身的定位高度，便于装配人员完成站立式装配，减少因为装配姿势不规范所导致的装配问题发生。

2.6 SPS 物流

大部分汽车总装厂都会进行多车型的混线生产，因此导致装配厂内物料储存空间不足，或是物料种类繁多，影响到汽车总装工序的柔性化及物流运送效率。因此，可以采用SPS 物流形式，也就是利用随行配料系统优化配料的柔性化与物流运送效率。随行配料系统主要指的是一种能够完成单量份项生产线的准时化配送物流方式，在配送的过程中，能够将减料与装配工序相区分，使得汽车装配作业更加专业化与模块化，削减员工的不必要操作，有效防止总装装配性出现错装或漏装问题，提高装配质量与效率。除此之外，随车物料投放的物料投放方式能够减少总装工艺线旁堆放物料过多的问题，有效优化汽车装配厂内的空间，并能够借助AGV小车运输替代人工物流，准时高效地完成多车型混线物流配送工作。

3 汽车总装工艺中的同步工程

3.1 装配仿真分析

装配仿真技术能够为汽车总装工艺的设计与制造提供有力的辅助功能，如进行可装配性验证或是完成装配工艺的规划、分析汽车总装工艺装配操作的培训与指导，并对汽车总装的整体过程进行演示，从而在设计阶段发现汽车总装过程中存在的问题，并提出有效的解决办法，提高汽车总装效率与质量。装配仿真分析主要是对汽车总装生产线的操作进行仿真，并将生产线涉及的各项要素包括工件、机器设备及工装操作等，在三维环境中进行模拟。从而更好地对生产线的各项操作、动作及状态进行仿真分析，为汽车总装工艺涉及的装配与拆卸过程提供参考，并生成科学合理的作业指导书。

3.2 IE 工程

IE 工程可以利用仿真分析软件对汽车总装工艺的工时进行分析，并且在产品设计的过程中，有效结合汽车产品生产线的实际情况，对不同的装配工序及对应的人工装配工时与作业强度进行深入分析，从而为后续各个装配工艺的工时分配提供帮助，更好地优化汽车装配工序流程与内容，缩短个工作人员的工作压力，提高不同生产线上的工时平衡性。

3.3 数据化工厂

数据化工厂可以令汽车总装工艺流程更加合理化，例如利用虚拟仿真技术，对各个生产工艺流程进行虚拟设定与验证，并通过数字工厂的功能完成汽车总装工艺流程的规划与完善，及时发现生产过程中存在的不足与问题隐患，保证汽车总装工艺的生产流程更加科学、经济与合理，从而有效地降低汽车生产的主线长度，节约资源与成本的消耗。

4 汽车总装工艺技术的应用

4.1 自动化技术应用

在经济发展及成本提高的影响下，若能在汽车总装生产过程中有效应用自动化生产技术，则可缓解装配人员的作业压力，并节约大量的生产物力资源，为装配厂降低生产成本，提高装配效率。同时，自动化技术还可优化产品生产结构，并提高产品的功能属性，促进汽车整体制造的品质发展。如在进行挡风玻璃涂胶工作时，建筑机器人设备实现的自动化生产技术，不仅可以很好地解决因操作人员操作不当出现的断胶问题，还可确保挡风玻璃涂胶的质量与可靠性，保证汽车的整体封闭程度，在强化工作效率的同时节约生产时间，更好地优化汽车总装工艺流程。除此之外，在自动化技术的影响之下，汽车总装工艺还会使用机械手进一步优化人工操作出现的不足，并且能够利用定位、检测或是测量等功能，保证各项装配工艺正确无误，在减少工人劳动压力的同时，提高汽车的装配质量。

4.2 模块化技术应用

模块化技术应用在汽车装配的过程中，可以有效提高不同类型汽车之间通用零件的使用效率，但在模块化技术的应用过程中，需要随着汽车产品的优化过程不断更新模块化技术内容，从而使得模块化技术更好地辅助汽车总装工艺，有效缩减汽车装配的时间与周期，保证装配工作的效率。

5 汽车总装技术的发展趋势

5.1 模块化装配

模块化装配是汽车总装工艺技术中最常见的装配方式，但是由于装配厂中生产的品牌汽车结构上存在着差异，因此对应的模块化装配程度大致不同，常见的模块化装配内容包括有汽车仪表、车门、底盘以及动力总成等部分。模块化装配能够优化各项生产工序并实现并行装配的目标，因此，现阶段存在大部分厂家会将模块化的装配内容外包外做，也就是通过采购模块化产品的方式完成模块化生产，在后期若是引入其他车型，模块化生产也能够完成相应的适应性改造，从而提高汽车总装工艺技术的经济与便捷。

5.2 自动化装配

自动化装配也是汽车总装工艺技术的发展趋势之一，在现阶段能够有效借助机械设备完成自动化装配，在未来仍有可能实现更多的自动化装备生产，从而提高汽车总装工艺的柔性。自动化装配系统能够实现自动送料，并将机器人系统、视觉识别技术、超声波系统、计算机系统进行综合集成，在实现自动化装配的过程中，大幅度地减少工人工作强度，提高装配工艺的效率质量。但是，自动化装配生产技术成本较高，还未在我国大范围的普遍使用，仅在部分地区的龙头企业内部进行少量应用，对于自动化装配生产技术的未来而言，若能够有效降低技术的应用成本，该技术定时汽车总装工艺技术未来的主要发展方向。

5.3 虚拟化装配

虚拟化装配技术主要是利用计算机实现虚拟模拟的生产过程，在汽车总装过程中，能够将CAD、CAPP、CAM 进行集成，从而对汽车零部件的装配进行数据化模拟，更好地对装配模块进行拆分，制定合理的装配工序，选取高效的装配工具，从而实现汽车总装的数据化管理过程。除此之外，虚拟化装配生产还可实现整车数据管理，利用产品数据管理方法，进一步获取产品设计的结构、装配数据，为后续所进行的虚拟化分析奠定基础。之后通过拆分装配的模块，对汽车装配工序、使用的装配工具与设备技术要求进行明确，再进一步底对总装工艺流水进行平衡，综合分配各个岗位的工作量，有效提高装配效率，降低生产成本。虚拟化装配是汽车总装工艺精益求精发展的产物，能够为汽车装配工艺带来不可估量的回报，在后续发展过程中，虚拟化装配定是技术发展热点。

6 结束语

在汽车市场竞争日益激烈的背景之下，消费者的汽车消费观念也在不断成熟，对于汽车各大生产厂家而言，提高生产效率、降低汽车制造成本是解决发展问题的关键，因此汽车生产厂家需要加强汽车装配生产线的柔性发展，降低汽车装配过程中消耗的生产成本，从而获取更多的经济回报。在此之中，汽车生产厂家应该综合分析汽车总装工艺技术，并将自动化装配、化化装配以及虚拟化装配生产技术熟练应用，从而更好地适应汽车市场的发展与需求变化，尽可能地压缩生产成本，提高生产效率，满足不同消费者的产品需求，一步步壮大自身的综合竞争实力，并从激烈的市场竞争当中脱颖而出。