李 瓊，鐘建英

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

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汽車座艙模塊裝配問(wèn)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(duì)座艙裝配方式類型進(jìn)行分析，明確了一體式裝配方式前期對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，并以實(shí)際案例分析了某車型一體式座艙裝配出現(xiàn)的問(wèn)題，并制定了解決方案。

關(guān)鍵詞：座艙模塊；裝配問(wèn)題；機(jī)械手；螺栓；條形碼

在我國(guó)汽車行業(yè)飛速發(fā)展的時(shí)代，客戶對(duì)汽車內(nèi)外飾的品質(zhì)和性能越來(lái)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(jì)和裝配工藝上都要求越來(lái)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(duì)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(shí)，采用機(jī)械手抓取座艙模塊總成的裝配方式，可降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。但座艙模塊化后也給總裝裝配工藝帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，如解決座艙與機(jī)械手的配合問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)快速裝配，避免零件及鈑金劃傷等等。本文將以實(shí)例分析，提出問(wèn)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(jìn)行裝配，即通過(guò)輔助橫梁對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)模塊分裝、運(yùn)輸及裝配時(shí)的固定；在總裝車間，用機(jī)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(jìn)行裝配，最后用機(jī)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(jī)械手夾取座艙模塊兩端，座艙模塊裝配后直接退出機(jī)械手即可，如圖2所示。相比傳統(tǒng)式，一體式有如下優(yōu)點(diǎn)：一是，少了輔助橫梁，減去放置輔助橫梁的時(shí)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(jì)空間更大。鑒于以上優(yōu)勢(shì)，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(jìn)行設(shè)計(jì)。

為達(dá)到零件與機(jī)械手的匹配，設(shè)計(jì)階段需要對(duì)零件結(jié)構(gòu)有如下要求：

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

圖3　座艙機(jī)械手空間要求1

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

圖4　座艙機(jī)械手空間要求一

（3）機(jī)械手與座艙模塊進(jìn)入車體時(shí)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(jī)械手空間要求二

（4）儀表板支架上機(jī)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(zhǎng)孔（如圖6所示）。

圖6　座艙機(jī)械手空間要求三

（5）實(shí)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(shí)間分析

車型A的座艙模塊在滿足上述基本要求后，在項(xiàng)目前期較之使用輔助橫梁的車型出現(xiàn)操作時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)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(jī)械手——用機(jī)械手夾取座艙模塊——將座艙送進(jìn)車身——推定位銷進(jìn)孔——打緊螺栓——取出機(jī)械手——退出機(jī)械手——黏貼條形碼。為了便于分析，跟蹤記錄125臺(tái)項(xiàng)目車的裝配情況，并將此過(guò)程中影響時(shí)間的各項(xiàng)因素統(tǒng)計(jì)對(duì)比如表1.

表1　故障統(tǒng)計(jì)

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

3.2機(jī)械手夾取不上問(wèn)題分析

座艙夾具在夾取座艙時(shí)操作時(shí)間長(zhǎng)，夾取不上的頻率高，為30%.在實(shí)際操作中，雖然儀表板支架上的孔與機(jī)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(wèn)題，座艙停放的角度無(wú)法保證在豎直方向，而機(jī)械手比較笨重，無(wú)法適應(yīng)多角度夾持，具體表現(xiàn)為：機(jī)械手夾持銷進(jìn)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(wú)法進(jìn)孔（見圖7）；并且上下兩個(gè)夾持銷由于杠桿作用，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，不能同時(shí)與座艙夾持孔配合（見圖8）；員工在調(diào)整機(jī)械手時(shí)，調(diào)整幅度難掌控，夾持銷前端前后擺動(dòng)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(gè)銷改成一個(gè)銷，經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，三個(gè)銷滿足座艙模塊的承重要求，且符合三點(diǎn)定位方式，能夠防止座艙旋轉(zhuǎn)；右側(cè)銷子在進(jìn)孔時(shí)減少了調(diào)整幅度，員工操作難度降低，效率提升；同時(shí)，減少了零件劃傷風(fēng)險(xiǎn)。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(wèn)題分析

座艙安裝螺栓滑牙、打不進(jìn)問(wèn)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(jì)時(shí)主要用于座艙的初始固定，不作為主要承重點(diǎn)，即先固定左側(cè)螺栓后退出機(jī)械手，再固定其余五顆螺栓。安裝時(shí)螺栓要通過(guò)兩層鈑金上的過(guò)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(guò)過(guò)孔，由于視線完全被套筒擋住而無(wú)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(píng)估驗(yàn)證，此安裝點(diǎn)人機(jī)工程差，無(wú)法滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求，取消該安裝點(diǎn)。

圖11　座艙左側(cè)螺栓

側(cè)圍上的安裝點(diǎn)取消后，需要先連接左右螺栓才能將機(jī)械手退出。左側(cè)員工需要操作機(jī)械手，而且在打螺栓的過(guò)程中頭部和手部都受到機(jī)械手的限制（見圖12），活動(dòng)空間小，無(wú)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(jī)械手。又由于機(jī)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(zhǎng)套筒（見圖13），裝配時(shí)晃動(dòng)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(shí)需要加大裝配空間，非常困難，只能在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改善。對(duì)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(duì)比

經(jīng)驗(yàn)證，更改螺栓后故障基本消除。

3.4條碼問(wèn)題分析

車型B的座艙上包含了時(shí)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(gè)精確追溯零件，每個(gè)零件上附帶一份精確追溯碼。該條碼由零部件標(biāo)識(shí)碼、供應(yīng)商代碼和可追溯性號(hào)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(kù)。企業(yè)可根據(jù)條形碼從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢到問(wèn)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(kù)。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(cè)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(shí)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(shí)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(shí)間長(zhǎng)。

圖14　故障條碼

為了減少員工撕取條碼的時(shí)間，并且解決條形碼破損問(wèn)題，需對(duì)條碼進(jìn)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(shí)施后條碼破損問(wèn)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(yǔ)

經(jīng)過(guò)多次更改及驗(yàn)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(wèn)題的解決應(yīng)該遵循低成本，周期短的原則。在解決問(wèn)題前，先統(tǒng)計(jì)分析影響裝配的各個(gè)因素，并從中找出要因逐個(gè)擊破。在尋求解決方案的過(guò)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(duì)比

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

參考文獻(xiàn)：

［1］李偉偉，劉小兵，王德明，等.淺談模塊化設(shè)計(jì)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(guó)，201420310660.3［P］.2014-12-10.

［3］王雪.面向整車供應(yīng)鏈的發(fā)動(dòng)機(jī)追溯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(hào)：U468.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-545X（2016）03-0142-04

收稿日期：2015-12-08

作者簡(jiǎn)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。