9汽车总装工艺-07-总装工艺模块化装配

总装工艺模块化装配
一、模块化概述
所谓模块就是指通过将独立配件整合起来形成一个更大的 单位。

最近几年汽车制造业开始两种生产理念的“较量”：一种 是以日系企业为主的ECU(电子控制装置）集成和标准化，实 现一个涵盖范围更大的功能，ECU群的“标准件”使之成为各 车型通用的模块；另一种是德系企业为主的产品结构多项功能 与多种配件相互关联的复杂对应关系。

这两种理念形成了目前 在汽车模块化过程中的两种思路。

模块化装配是指将整车定义为由几个主要部件组成，首先 将这几个部件预先组装起来，成为几个模块，然后在线上将这 些模块装配到车身上。

采用“模块化”生产方式有利于提高汽车零部件的品种、质量和自动化水平，提高汽车的装配质量，缩短汽车的生产周 期，降低总装生产线的成本，这些都是汽车制造商梦寐以求的。

实现模块化生产后，零配件生产商将会承担以前由汽车制造商 承担的装配工作。

随着科技发展和人们个性化的要求，汽车越来越多样化，便出现了在同一个装配车间同时生产几种产品或同一平台的不 同车型。

这种个性化的要求和流水线作业方式之间的矛盾越来 越凸显出来。

怎么来解决这一对矛盾？人们首先想到的便是汽
• 159•
车总装，认为把不同车型（配置）的零部件放在一起，然后装 配在车身上就可以解决这一矛盾。

这种思路和做法可行，但会 造成很多问题，如零部件装配顺序、工时、装配工具、装配质 量等。

为解决以上矛盾，汽车生产企业不断创新，积极寻求最 佳的生产方式，模块化装配和柔性化生产技术就随之产生并被 广泛应用。

二、总装工艺模块化装配的内容
总装车间的模块化装配工艺，主要包括仪表台模块、前端 模块、动力总成及前悬架模块、后桥总成及后悬架模块、车门 模块等几大模块。

在精简了总装车间作业内容的同时有效地提 高了生产效率。

图7-1所示为总装工艺模块化构成简图。

汽车总装工艺
三、总装工艺模块化装配设计
1.仪表台模块设计
(1)仪表台模块主要组成部件其简图如图7-2所示。

1) 可见部分：仪表板本体、组合仪表、DVD 或CD 、中控 面板、组合开关、储物盒、阳光传感器等。

2) 不可见部分：仪表板横梁、仪表板线束、熔丝盒、空调• 160
•
主机、空调风道、转向管柱、副驾驶安全气囊、车身前控制模 块、中央集控器、发动机防盗传感器、安全警报器、温度传感HP Afr 寺。

第七章总装工艺模块化装配<<
组合仪表各电器零件
转向柱上段空调出风管及空调主机
副安全气囊
仪表板本体
仪表板线束
仪表横梁
图7-2仪表台模块主要组成部件简图
(2)仪表台模块装配设计要求
1) 仪表台模块分装台上的工装设计需考虑如下因素：
① 仪表横梁上工艺孔的数量及位置。

② 仪表台模块在装配零件时，模块在分装台上是否需要作 360°的翻转。

③ 模块分装时是采用分装线单侧装配还是两侧装配。

仪表台分装简图如图7-3所示。

2) 仪表台模块的输送装置需考虑如下因素：
① 在仪表横梁上的吊点位置。

② 吊点的牢靠程度。

• 161
•
:»汽车总装工艺
图7-3仪表台分装简图
③仪表台模块的重量。

④ 运送到主线时与装配辅助机械手的转挂工艺孔位置。

仪表台输送简图如图7-4所示。

图7-4仪表台输送简图
3)助力机械手装配需考虑如下因素：
①机械手的抓取方式是在仪表横梁的两端采用销孔抓取 式，还是在仪表横梁的管梁下方采用支座托起式。

②仪表台模块放置到机械手后的宽度、高度是否能顺利从 前车门进入。

• 162 ■
第七章总装工艺模块化装配«
③机械手进人车内，仪表台分装模块总成是否能方便固
定，并且机械手能否顺利撤出。

仪表台助力机械手装配简图如图7-5所示。

图7-5仪表台助力机械手装配简图
(3)仪表台模块化装配自身的优点
1)可保证与车身准确定位，提高与相关部件间隙控制（如前风窗玻璃、门内护板等）。

2)减少作业人员进人室内频次，降低门槛、门洞等的面漆 划伤。

3)能实现总成电检，降低返修率，提高一次交检合格率。

(4)总装装配工艺对仪表台总成设计边界的基本要求
仪表台分装、总成合装各支撑定位要求如下：
1)仪表台分装。

仪表台分装时，一般以仪表台横梁作为支 撑骨架进行分装，分装夹具两端支撑销插人其左右端头的支撑
孔内，能承受整个模块总成的重量，且同平台内车型做到一致,
如图7-6所示。

2)总成合装定位。

一般要求仪表台横梁两端增加定位销，且同时带有导向功能，其定位销的直径一般为便于总
成与车身的合装实现，如图7-7所示。

.163.
汽车总装工艺
3)总成合装定位（车身）。

与仪表台横梁安装定位销对应 的车身相应孔要求如图7-8所示。

4)总成合装装配助力机械手夹持定位。

横梁两端应预留仪 表台总成上线时机械手的夹持定位孔，其孔径为c^Omm，两孔
中心距为30mm。

另外，需满足总成上线后机械手能快速取下 (即装配助力机械手取下时，不得与侧围干涉）。

仪表台装配机
械手夹持位置简图如图7-9所示。

.164•
第七章总装工艺模块化装配
•M M
图7-8仪表台横梁安装孔要求简图
图7-9仪表台装配机械手夹持位置简图
5)仪表台总成合装工具空间及其他基本要求如下：
①仪表台横梁与仪表台本体合装后，横梁与车身的连接要 有足够的工具安装空间，主要是Z方向上的固定空间，且便于
在维修过程中不拆车门即可将仪表台总成卸下。

②各护板、功能件所用的标准件要求统一，尤其是同工位 共用工具的零部件安装，螺栓和螺母大小的一致性，力矩大小
的一致性，以免员工同一工位操作时工具过多，且降低工具投
资成本。

.165•
:汽车总装工艺
③各类电器功能件的线束插接头要在仪表台线束上，而且 要有足够的插接空间，尽量避免盲插设计。

④总成模块化装配完成后，要考虑各零部件维修的可接近 性，尤其像熔丝盒等易损件的更换，要有维修空间，一般建议
熔丝盒上的熔丝Z向朝上，各线束插接头在其反面，且其下方
具有人手插接线束的空间。

2.前端模块设计
(1)前端模块主要组成部件前端框架（关键部件）、散 热器、冷凝器、前照灯、前端线束、扬声器、前保险杠防撞梁、
前机盖锁、空调高低压管、进出水管等。

(2)前端模块化结构形式目前有四种类型，其中第一种 形式应用广泛，具体如图7-10所示。

形式二
图7-10前端模块的四种形式简图
•166•
形式四
图7-10前端模块的四种形式简图（续）
(3)前端模块安装连接位置前端模块与车身左右纵梁的 连接如图7-11所示。

(4)前端模块化装配自身的优点
1)集成前照灯安装骨架，前照灯安装、调节简单。

2)发动机舱前部敞开，便于发动机舱前部零部件装配，避 免作业人员跨人发动机舱内。

3)便于动力总成与车身合装，提高动力总成合装效率。

•167•
>■""汽车总装工艺
装配连接位置
图7-11前端模块安装位置简图
(5)前端模块与车身定位及装配的基本要求
1)车身：需有定位孔，用于装配夹具定位，如图7-12所示。

装配夹具定位销 合装车身定位孔
图7-12车身定位孔位置简图
2)前端框架或者防撞梁：应有安装工艺孔及装配助力机械 手抓取点，以便抓取，同时应有分装吊具支撑点，以固定框架，便于装配，如图7-13所示。

.168.
第七章总装工艺模块化装配.e r a t i=^
装配吊具支撑点
图7-13装配吊具支撑点位置简图
3)前端模块框架：与车身采用螺纹连接方式，自身应有足 够的强度、刚度，满足前照灯、前机盖锁、散热器、冷凝器等
的装配工具操作空间，并确保可满足前照灯定位，以保证前照
灯与发动机盖、翼子板、保险杠等的平度及间隙。

整个框架应
考虑零部件集成、安装、进气、碰撞、维修等诸多因素。

4)前照灯：可以单独固定在前照灯框架或模块的其他零件 上，确保模块状态下与车身合装后，线束插接具备可接近性。

5)前保险杠防撞梁：可以固定到整个模块上或与前端框架 集成。

6)散热器风扇总成：在模块化装配的情况下，满足进出水 管连接、风扇/扬声器线束插接。

3.动力总成及前悬架模块设计
(1)动力总成及前悬架模块总成主要组成部件动力总成
及前悬架模块由两个分模块组成.•一个是动力总成模块，另一
个是前悬架模块。

动力总成模块零件主要包括发动机、变速器、发动机线束、
转向助力泵、压缩机、压缩机传动带、起动机、发动机支架、
等速驱动轴等。

前悬架模块零件主要包括前副车架总成、前稳定杆总成、
•169•
左下摆臂总成、右下摆臂总成、动力转向器带横拉杆总成、转 向高压油管总成、发动机隔振垫总成、左万向节带制动器总成、 右万向节带制动器总成等。

两模块分别组装好以后，将其合装在一起，即动力总成及 前悬架模块，如图7-14所示。

t e g o g g f i '>>汽车总装工艺
图7-14动力总成及前悬架模块总成合装简图
(2)设计时需要考虑的因素
1) 合装线的工装上需设计一个定位销，前副车架上设计对 应的定位工艺孔，由于各车型的结构不同，定位方式也有所不 同，可以根据实际需要设计定位方式。

2) 模块放置到合装台上固定牢靠，无滑落风险，吊运链条 吊置点操作方便。

3) 装配时，工具的操作空间要满足要求。

4)
组装的零件装配工序安排合理顺畅，不影响后续零件
装配。

.170
•
第七章总装工艺模块化装配
4. 后桥总成模块设计
(1) 后桥总成及后悬架模块
主要组成部件后桥总成模块零
件主要包括后桥总成、后制动器
总成、后驻车制动拉索总成、后
制动油管、后轮速传感器总成、
后减振器总成等，如图7-15
所示。

(2) 设计时需要考虑的因素
1) 后桥上有合适的吊运点
位置。

2)
后桥的放置角度满足工 艺要求。

3) 组装的零件装配工序安 排合理顺畅，不影响后续零件装配。

5. 前悬架总成模块与后悬架总成模块装配设计
将动力总成及前悬架模块与后桥总成模块放置到AGV 举升 装置上，模块与车身的装配位置对准后，通过AGV 液压举升装 置将模块升起，进行前后同时装配，如图7-16所示。

图7-16前悬架总成模块与后悬架总成模块装配简图
图7-15后桥总成及后悬架 模块合装简图
• 171
.
.汽车总装工艺
6.车门模块设计
(1)车门模块总成的主要
组成部件包括门锁、车门把手
系统、玻璃升降系统、密封系
统、门内装饰板、防擦条、后视
镜、车门线束、闭锁器、限位
器、扬声器、内开启手柄、控制
模块等。

车门模块如图7-17 图7_n车门模块总成简图
所示。

(2)车门模块装配设计车门模块装配采用在分装线上进行分装，然后通过辅助装配机械手将车门装到车体上，如
图7-18所示。

图7-18车门模块装配方式简图
(3)车门模块化设计时需要考虑的因素
1)实现车门模块化拆、装基本要求。

2)可用通用工具实现拆门、装门工艺要求。

3)须确保装门后，门的间隙与平度得到保证。

4)确保线束连接简单可靠，且不影响其他零件的装配。

5)确保可进行车门模块电器检测。

6)车门线束连接要求：目前主流工厂车门合装在下线板链
.172.
上完成，要求车门合装后不进行室内零件的装配，同时可实现 在所有内饰件装配已经完成后，在侧围外侧进行车门线束与整 车线束的连接。

(4) 车门模块化装配自身的优点
1) 确保室内零部件装配的接近性，提供大件装配空间。

2) 提升产品质量，减少面漆划伤，减少门的开关操作。

3) 简化机械化结构，吊具、安全网等不需避让车门。

4) 提高生产线宽度方向的利用率，取件便捷，提高了装配 效率等。

(5) 总装装配工艺对车门总成设计边界的基本要求
1)车门铰链的结构形式如图7-19所示。

第七章总装工艺模块化装配■(<:. ^m ts s 0
图7-19车门铰链结构形式简图
2)车门铰链的结构要求如图7-20所示。

四、 模块化装配设计的原则
1) 把装配零部件的数量减少到最少。

2) 考虑零部件拆装的简易性。

3) 考虑最优的连接方式。

五、 模块化装配的常规工艺布局
模块化装配的常规布局如图7-21所示。

.173
.
汽车总装工艺
该种铰链一般通过拆卸铰链中间的连
接轴来实现车门的拆卸，故：
①垂直于螺栓头部的轴向和径向方向，
满足匹配普通气动弯角定扭力扳手
+套筒可将螺栓拆卸的要求。

©沿连接轴螺栓的径向空间为40m m、
轴向空间>70m m+螺栓长度的范围
内无零件遮挡（拧紧力矩<5〇N t t i)。

a)
该种铰链一般通过拆卸连接车门铰链
的连接螵栓来实现车门的拆卸（如左
图下铰链h故：
①垂直于螺栓头部的轴向和径向方向，
满足匹配普通气动弯角定扭力扳手
+套筒可将螺栓拆卸的要求。

©沿连接轴螺栓的径向空间为040m m、
轴向空间彡70m m范围内无零件遮挡
(拧紧力矩為50N.m)。

b)
图7-20车门铰链结构要求简图
a)拆轴式b)拆螺栓式
六、模块化装配的优点
(1)投资控制方面缩短主线的长度，容易实现柔性化，降低主线投资。

.174.
第七章总装工艺模块化装配
图7-21模块化装配常规布局简图
(2)质量控制方面模块化质量控制，降低零件的PPM 值，提高一次交检合格率。

(3)生产管理方面减少主线零件数量，降低停线的 风险。

(4)物流方面减少在库零件，分散及降低物料存储及运 输压力。

(5)标准化方面建立公司各个模块设计的企业标准，做到部分模块内零件的通用，减少零件数量，降低开发
成本。

七、 非模块化装配设计的缺点
1)单件装配，导致流水线很长，零部件管理复杂，能
耗高。

2)多车型（配置）共线生产时，零部件易漏装或错装。

八、 模块化装配发展趋势
模块化是将部分零部件按其在整车上的功能进行组合，形
.175 .
X)汽车总装工艺
成一个高度集中、功能完整的单元，模块化装配可缩短厂内主 线长度，降低厂内工艺投资，简化工艺布置，能有效提高主线 使用效率，便于混线生产各装配生产节拍平衡，能有效降低车 间PC区及线旁零件仓储量，充分有效利用现有人力资源，避免 忙闲不均。

.176.。