李 瓊，鐘建英

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

?

汽車座艙模塊裝配問題的分析與解決

李 瓊，鐘建英

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

摘要：對座艙裝配方式類型進行分析，明確了一體式裝配方式前期對產(chǎn)品設(shè)計的要求，并以實際案例分析了某車型一體式座艙裝配出現(xiàn)的問題，并制定了解決方案。

關(guān)鍵詞：座艙模塊；裝配問題；機械手；螺栓；條形碼

在我國汽車行業(yè)飛速發(fā)展的時代，客戶對汽車內(nèi)外飾的品質(zhì)和性能越來越重視［1］。座艙模塊作為內(nèi)飾件中最具代表性的零部件，在產(chǎn)品設(shè)計和裝配工藝上都要求越來越高。座艙模塊總成集成了儀表板支架、儀表板本體、儀表線束、轉(zhuǎn)向管柱、組合儀表、導(dǎo)航、組合開關(guān)等零件，集成度高。對總裝車間而言，可減少員工在車內(nèi)的操作頻次，提高員工操作舒適度；同時，采用機械手抓取座艙模塊總成的裝配方式，可降低員工的勞動強度。但座艙模塊化后也給總裝裝配工藝帶來了新的挑戰(zhàn)，如解決座艙與機械手的配合問題，實現(xiàn)快速裝配，避免零件及鈑金劃傷等等。本文將以實例分析，提出問題的解決方法，并制定解決方案。

1　座艙裝配方法分類

目前汽車座艙模塊化后的整車裝配方法主要分為傳統(tǒng)式和一體式兩種類型。

1.1傳統(tǒng)式

傳統(tǒng)的方法是采用輔助橫梁進行裝配，即通過輔助橫梁對座艙模塊中的儀表板支架、轉(zhuǎn)向管柱、空調(diào)箱等的支撐，來實現(xiàn)模塊分裝、運輸及裝配時的固定；在總裝車間，用機械手夾取輔助橫梁將輔助橫梁和座艙模塊一起送到車體進行裝配，最后用機械手和輔助橫梁退出，并回收輔助橫梁，如圖1所示。

圖1　傳統(tǒng)式座艙裝配

1.2一體式

直接用一體式的機械手夾取座艙模塊兩端，座艙模塊裝配后直接退出機械手即可，如圖2所示。相比傳統(tǒng)式，一體式有如下優(yōu)點：一是，少了輔助橫梁，減去放置輔助橫梁的時間，降低了工裝成本和裝配成本；二是，縮小了車身的空間要求，設(shè)計空間更大。鑒于以上優(yōu)勢，一體式裝配方式應(yīng)該推廣應(yīng)用。

圖2　一體式座艙裝配

2　一體式座艙裝配空間要求

某車型A是上汽通用五菱首款采用座艙模塊化的七座車。由于前地板與空調(diào)箱間隙小，不滿足布置輔助橫梁的空間，因此，采用夾持兩端的方式進行設(shè)計。

為達到零件與機械手的匹配，設(shè)計階段需要對零件結(jié)構(gòu)有如下要求：

（1）儀表板支架上的機械手夾持孔到門框鈑金的距離應(yīng)大于34 mm，防止機械手端板與門框碰撞（如圖3所示）。

圖3　座艙機械手空間要求1

（2）機械手夾持銷到儀表板本體的距離大于10 mm，防止機械手在夾持座艙時劃傷儀表板（如圖4所示）。

圖4　座艙機械手空間要求一

（3）機械手與座艙模塊進入車體時與門框、地板及內(nèi)外飾件的安全距離距離都大于25 mm（如圖5所示）。

圖5　座艙機械手空間要求二

（4）儀表板支架上機械手夾持孔的孔距為80 mm，上孔為直徑13.5 mm的圓孔，下孔為13.5 mm ×15.0 mm的長孔（如圖6所示）。

圖6　座艙機械手空間要求三

（5）實際M8的六角螺栓使用的套筒直徑為19 mm，單邊與零件安全空間為3 mm，因此螺栓的安裝空間為25 mm.

3　一體式座艙裝配時間分析

車型A的座艙模塊在滿足上述基本要求后，在項目前期較之使用輔助橫梁的車型出現(xiàn)操作時間長的問題，未能滿足現(xiàn)有生產(chǎn)線60JPH的要求。

3.1影響因素分析

裝配車型A座艙的員工的工藝流程為：取機械手——用機械手夾取座艙模塊——將座艙送進車身——推定位銷進孔——打緊螺栓——取出機械手——退出機械手——黏貼條形碼。為了便于分析，跟蹤記錄125臺項目車的裝配情況，并將此過程中影響時間的各項因素統(tǒng)計對比如表1.

表1　故障統(tǒng)計

由上分析知影響安裝節(jié)拍的主要問題有：機械手夾取不上；螺栓滑牙；條形碼破損、脫落。

3.2機械手夾取不上問題分析

座艙夾具在夾取座艙時操作時間長，夾取不上的頻率高，為30%.在實際操作中，雖然儀表板支架上的孔與機械手上的夾持銷尺寸匹配，但由于地面不夠平整、料架精度差等問題，座艙停放的角度無法保證在豎直方向，而機械手比較笨重，無法適應(yīng)多角度夾持，具體表現(xiàn)為：機械手夾持銷進入儀表板一端孔后，另一端與孔在豎直方向產(chǎn)生高度差，無法進孔（見圖7）；并且上下兩個夾持銷由于杠桿作用，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，不能同時與座艙夾持孔配合（見圖8）；員工在調(diào)整機械手時，調(diào)整幅度難掌控，夾持銷前端前后擺動易劃傷儀表板表面。

圖7　夾具與夾持孔角度差

圖8　夾具與夾持孔高度差

為降低夾具夾取座艙的操作難度，將夾具右端的兩個銷改成一個銷，經(jīng)實際驗證，三個銷滿足座艙模塊的承重要求，且符合三點定位方式，能夠防止座艙旋轉(zhuǎn)；右側(cè)銷子在進孔時減少了調(diào)整幅度，員工操作難度降低，效率提升；同時，減少了零件劃傷風(fēng)險。更改后發(fā)生頻率由30%下降到了0.01%.見圖9.

圖9　減少夾持銷

3.3螺栓滑牙問題分析

座艙安裝螺栓滑牙、打不進問題首先要從螺栓的裝配工藝分析。車型B的座艙模塊安裝螺栓共六顆，分別是左側(cè)圍與儀表板支架連接的Y向安裝螺栓一顆，左右X向安裝螺栓各兩顆，儀表板與前隔板連接螺栓一顆（見圖10）。

圖10　座艙安裝螺栓布置

左側(cè)圍上的螺栓在設(shè)計時主要用于座艙的初始固定，不作為主要承重點，即先固定左側(cè)螺栓后退出機械手，再固定其余五顆螺栓。安裝時螺栓要通過兩層鈑金上的過孔（見圖11），才能將側(cè)圍內(nèi)板與儀表板支架連接，而員工在將套入套筒后的螺栓在通過過孔，由于視線完全被套筒擋住而無法找到安裝孔，因此經(jīng)常將螺栓打歪或打滑牙，螺栓滑牙率為25%.經(jīng)評估驗證，此安裝點人機工程差，無法滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求，取消該安裝點。

圖11　座艙左側(cè)螺栓

側(cè)圍上的安裝點取消后，需要先連接左右螺栓才能將機械手退出。左側(cè)員工需要操作機械手，而且在打螺栓的過程中頭部和手部都受到機械手的限制（見圖12），活動空間小，無法在節(jié)拍內(nèi)完成工作。因此只能由右側(cè)員工配合預(yù)緊后，左側(cè)員工才能退出機械手。又由于機械手和座艙造型限制，電槍的裝配空間較小，需要用到180 mm的加長套筒（見圖13），裝配時晃動大，導(dǎo)致螺栓容易出現(xiàn)軸線與焊接螺母軸線產(chǎn)生偏差，螺栓滑牙。

圖12　員工裝配受限

圖13　裝配工具

此時需要加大裝配空間，非常困難，只能在原有基礎(chǔ)上進行改善。對比量產(chǎn)車型A發(fā)現(xiàn)兩種車型使用的工具相同，但螺栓不同。車型A使用的是帶導(dǎo)向的螺栓，該螺栓前端布置有若干圈導(dǎo)向螺紋，且導(dǎo)向螺紋的減壓的橫截面的外輪廓為圓弧線，導(dǎo)向效果好，可大大提高連接裝配的效率［2］。如表2所示.

表2　普通螺栓與導(dǎo)向螺栓故障率對比

經(jīng)驗證，更改螺栓后故障基本消除。

3.4條碼問題分析

車型B的座艙上包含了時鐘彈簧、安全氣囊線束、EPS轉(zhuǎn)向管柱、副駕駛員氣囊模塊四個精確追溯零件，每個零件上附帶一份精確追溯碼。該條碼由零部件標識碼、供應(yīng)商代碼和可追溯性號碼組成。在總裝車間，車輛下線前將條碼信息錄入數(shù)據(jù)庫。企業(yè)可根據(jù)條形碼從數(shù)據(jù)庫中查詢到問題車型的流向，從而確定召回車輛的范圍［3］。因此精確追溯條碼的完整性至關(guān)重要，條碼破損或丟失都將影響車輛下線和入庫。車型B的精確追溯條形碼由座艙供應(yīng)商統(tǒng)一裝訂到一張紙上，隨座艙送到總裝車間，再由總裝員工撕取條形碼黏貼在檢測卡上。如圖14所示，條形碼與隔離紙的大小相近，供應(yīng)商裝訂時占用了條碼區(qū)域，員工撕壞條碼，造成條碼不完整，最終導(dǎo)致零件不能實現(xiàn)精確追溯功能。并且，由于隔離紙?zhí)?，員工戴著手套很難將條形碼從隔離紙上分離，操作時間長。

圖14　故障條碼

為了減少員工撕取條碼的時間，并且解決條形碼破損問題，需對條碼進行規(guī)范，要求增大下端的隔離紙，且書釘訂在隔離紙上（如圖15所示）。經(jīng)實施后條碼破損問題消除，員工操作效率明顯提高。為了更好地提升工作效率，后期在生產(chǎn)線增加了掃描設(shè)備，取消黏貼條碼操作。

圖15　規(guī)范條碼

4　結(jié)束語

經(jīng)過多次更改及驗證，量產(chǎn)后故障的發(fā)生頻率明顯下降（如表3）。新產(chǎn)品裝配問題的解決應(yīng)該遵循低成本，周期短的原則。在解決問題前，先統(tǒng)計分析影響裝配的各個因素，并從中找出要因逐個擊破。在尋求解決方案的過程中，應(yīng)從調(diào)整工藝流程，更改工裝設(shè)備，更改產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等多方面考慮，從而找出最優(yōu)方案。

表3　改善前后故障對比

一體式裝配減少了周轉(zhuǎn)輔助橫梁的操作，操作時間較之傳統(tǒng)式得到了優(yōu)化，實現(xiàn)了效率提升、成本降低。同時一體式的裝配增大了座艙的設(shè)計空間，可以給設(shè)計人員讓出更大的創(chuàng)作空間，以滿足客戶對內(nèi)外飾的品質(zhì)和性能的期望。

參考文獻：

［1］李偉偉，劉小兵，王德明，等.淺談模塊化設(shè)計在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.研究與開發(fā)，2013，（3）：98.

［2］林瑋信.一種不完全螺紋導(dǎo)向螺栓:中國，201420310660.3［P］.2014-12-10.

［3］王雪.面向整車供應(yīng)鏈的發(fā)動機追溯系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.吉林：吉林大學(xué)，2013.

Automotive Cockpit Module Assembly Problem Analysis And Resolution

LI Qiong，ZHONG Jian-ying
（SAIC GM Wuling Automobile Limited by Share Ltd，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Abstract：Analyze assembly methods of cockpit module，define advanced design requirements of integrated module，analyze its assembly problems and resolutions by taking a specific model as examples.

Key words：cockpit module；assembly problems；manipulator；bolt；bar code

中圖分類號：U468.4

文獻標識碼：B

文章編號：1672-545X（2016）03-0142-04

收稿日期：2015-12-08

作者簡介：李瓊（1987-），女，廣西鐘山人，本科，助理工程師，研究方向：汽車制造工藝；鐘建英（1987-），女，廣西鐘山人，本科，助理工程師，研究方向：汽車制造質(zhì)量。