乘用汽車總裝通過性校核研究

黃逸穩, 盧俊康，嚴星，盧文軒，陳平，黃學

(1.廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州 511434；2.寶能汽車股份有限公司，廣東廣州 510250)

0 引言

總裝通過性分析是乘用汽車總裝投產中的一個關鍵分析流程，是指在新車型開發初期或量產車型異地轉產前，以工藝同步分析、工廠制造、產品設計三個團隊為主導，通過校核整車產品參數與工廠生產線參數和工藝約束，校核識別通過性問題，提出最佳的解決方案以解決問題。以產品投產時達到高品質、減少后期設計變更、降低開發成本、縮短開發周期為原則，兼顧提升體系整體的平臺化、模塊化、自動化水平。

1 主生產線輸送和移載通過性分析

1.1 主生產線通過性分析

首先校核外形尺寸，校核產品長、寬、高外形尺寸參數與生產線工藝約束中允許范圍，判斷產品外形是否能夠通過生產線。若車型超出工位節距要求時前后保險杠、前端模塊等工位操作困難，超寬時吊具吊臂寬度難以滿足要求。其次校核輸送物流孔系統的通用性，將產品逐個與PBS滑撬、前內飾線滑板、底盤線吊具、合裝系統、后內飾滑板的主輸送線載具進行匹配，校核載具的定位銷、托塊是否與物流系統的XYZ方向匹配；校核各載具重心是否滿足輸送要求，校核各載具時結合產品的軸距和重心位置，判斷輸送時的平穩性。最后校核生產線承載范圍是否滿足要求，傳統燃油車生產線部分輸送能力可能不滿足電動汽車產線輸送要求，純電動汽車的電池質量可達到700 kg，最大整備質量達到2.5 t，需重點關注[1]。

1.2 主生產線轉接通過性分析

總裝車間一般分為內飾、底盤、外裝、終檢四大功能區，車體在各子線之間流動時需通過移載設備轉接，車體流動主要有PBS線到內飾線、內飾線到底盤線、底盤線到外裝線、外裝線到最終線這四大轉接過程。將產品與移載設備放在一起進行3D靜態或動態模擬仿真，主要校核移載設備在產品接車和落車過程中是否存在干涉；移載過程中重心是否穩定；整個移載系統節拍是否滿足要求。圖1和圖2展示了接車、落車的過程：升降機輪胎托臂從底盤輸送鏈的吊具上接車，底盤吊具打開移出，托臂帶動車體在升降機上下降，隨行側頂機從輪胎托臂上接車，追趕上塑料板鏈并落車。同時工位車底護板、側面側裙已經安裝，重點校核吊具托塊、隨行側頂機叉臂是否和護板、側裙干涉[2]。

圖1 某主機廠外裝轉最終線轉接接車

圖2 某主機廠外裝轉最終線轉接落車

2 車間輔助生產線通過性分析

結合產品平臺化、模塊化水平、產品分裝深度定義，同時結合廠內一次物流、二次物流規劃原則以及自動化水平對車間輔助生產線進行校核。

首先對輸送類輔助生產線進行校核。產品部件分總成已在廠外分裝完成，通過輸送線輸送到對應工位。主要包括座椅線、輪胎線、前保險杠輸送線、后保險杠輸送線、電池PACK輸送線。部分廠家的儀表板、前后懸角模塊也是由廠外供應商整體分裝好后通過AGV或輸送鏈輸送到總裝車間。重點校核外形尺寸、定位系統是否滿足要求，如輪胎輸送線輥道寬度是否滿足可生產車型的最大輪胎直徑；儀表板輸送線AGV是否滿足儀表板夾持需求等。

其次,對兼顧廠內分裝和輸送的輔助生產線進行校核。主要輔助生產線有車門線、儀表線、前端模塊、電池、前后懸、合裝線。對輸送產品外形尺寸、支撐位置與輸送線可容許外形尺寸及夾具的定位支撐位置進行校核。如圖3所示為對合裝線

托盤上下料進行校核；首先對前懸、電池、排氣管、后懸移載上下料機構進行校核;其次對各子托盤與前懸、電池、后懸等產品件粗精定位銷、支撐塊進行校核；對合裝工位的通過性、合車間隙、合裝托盤與車身的粗、精定位銷進行校核；最后對有彈簧減震的車型和車壓彈簧工藝進行校核[3]。

圖3 某主機廠合裝線托盤上下料校核

底盤線合車后應重點校核手動擰緊、自動擰緊的擰緊空間，尤其是整體式合車中間有滾床和托盤以及吊具影響操作空間。如圖4中校核合車后減震器與車身的擰緊，包括操作空間、工具、視野的可達性。

圖4 某主機廠合裝線擰緊空間校核

3 助力輔助設備和自動裝配設備通過性分析

車間重點助力輔助設備有儀表、天窗、座椅平衡器，重點校核夾緊的可靠性，夾具與產品對接、安裝過程中部件與主體產品周邊的間隙。如圖5所示，某車型儀表板水平投入時，平衡器與B柱間隙40 mm情況下，儀表與前門A柱干涉170 mm。當助力平衡器夾持儀表板由水平投入優化為向上翻轉95°投入，投入進門洞間隙大于40 mm，如圖6所示。

圖5 某車型儀表板投入平衡器校核

圖6 該車型儀表平衡器投入角度優化

隨著機器人裝備技術、視覺識別系統的發展，以機械手為代表的自動安裝設備在總裝車間的應用越來越廣泛，能提升工作效率、提高產品質量，如風擋玻璃自動涂膠和設備安裝、座椅自動投入、輪胎自動安裝。自動裝配設備改造費用較高、周期長，重點校核機械手與產品部件夾持的可靠性、投入空間，以及視覺識別相關的拍照孔。

4 加注設備通過性分析

由于加注設備改造費用較高、周期較長，現場新增設備占用工位數量較多，需進行重點校核，確保設備的通用化。加注通信協議、加注口尺寸、加注口布置、加注輔材選型應建議保持一致，加注槍與周邊預留15 mm間隙。

5 特殊工位人機仿真分析

對于轉向管柱安裝、儀表安裝、前后保險杠安裝、副儀表板安裝等特殊工位，需進行靜態人機仿真，主要從操作可達性、可視性、操作空間和舒適度進行評價。對于操作中可能夠不到、看不到、不舒服和空間小的情況，應進行人機仿真分析；操作位置和工人距離遠，可能出現無法達到的情況，應進行操作可達性分析；對于視野不好的情況，應進行可視性分析；對于操作空間小的情況，應考慮手部空間、手指空間、人體活動范圍等因素，進行操作空間分析；對于需要彎腰、下蹲、仰頭、手臂交叉、負重等可能導致不舒服的情況，應進行舒適度評價。不滿足需求的工況通過優化產品或調整現場工藝來解決。

如圖7中某車型IP與車身中通道橫梁連接時，當操作高度為350 mm時，工具的可達性、可視性滿足要求，但人機姿態評分為7即舒適度較差，易引起操作人員腰肌勞損。IP與車身中通道連接優化如圖8，當操作高度調整為1 100 mm時，可達性、可視性、人機姿態評分均為3分，滿足要求[4]。

圖7 某車型IP與車身中通道連接螺栓人機評分 圖8 IP與車身中通道連接優化

6 檢測線通過性分析

隨著自動駕駛輔助技術的發展，除了對國標要求的四輪定位、前照燈、側滑、制動、車速、喇叭、排放、淋雨，行業標準中ESP/ABS、EPB、EPS進行檢測線標定，同時還需按產品功能需求增加類似圖9中部分高級駕駛輔助功能(ADAS)的檢測和標定。第一類是主動控制類，包括自適應巡航(ACC)、自動緊急剎車(AEB)、車道保持系統(LKS)、自動泊車；第二類是預警類，包括前車碰撞預警(FCW)、車道偏移(LDW)、行人碰撞預警(PCW)、疲勞預警；第三類是其他輔助類，包括盲區監測、遠近光燈輔助、夜視系統、全景泊車全景影像、HUD抬頭顯示。

圖9 某主機廠高級駕駛輔助功能檢測線

7 結束語

乘用汽車總裝通過性校核涵蓋面較寬，各主機廠針對通過性分析的職責劃分、流程有所不同，但校核的初心和使命都是為了使新車型優質高效地投產或轉產。實踐表明：總裝通過性分析能有效識別新車型投產或異地轉產時產品與產線的匹配問題，并綜合考慮產品改動量、技術難度、改造費用和周期對造車質量的影響等要素，采取最優對策能提前發現和解決投產問題，為車型優質高效達產、減少后期產品設計變更、工廠改造、提升產品競爭力提供強有力的保障。