汽车工厂装配工艺的设计
作者：李志伟…文章来源：华晨宝马汽车北汽福田汽车沈阳华晨金杯汽车AI10-11 点击数：
304 更新时间：2010-6-10
图1 装配零件明细表
本文主要对汽车工厂总装车间装配工艺的设计进行详解，就工艺设计过程中涉及的工位排布、工序工时设定、人员分配、动力工具选定以及最终形成工艺文件等内容进行了叙述，详细说明了工艺设计的流程及注意问题。
汽车装配工艺是将产品从研发阶段转化为实际生产的过程，也就是将研发部门设计的众多零件通过一系列操作，使其在数量和外观方面发生变化的生产过程。
数量的变化是指在装配过程中，总成、分总成和零部件的数量不断增加并相互有序地结合起来；外观的变化表现为各零部件之间有序结合并具有一定的相互位置关系，随着零件的增加，外形不断变化，
最后形成整车。
研究和确定零件形成整车过程中的工位安排、人员分配、物料摆放、装配工具、装配方法和质量控制手段，统称为汽车装配工艺的设计。
将设计结果汇编成的指导性文件就是装配工艺文件，是指导工人操作和用于生产管理的技术文件，是企业组织生产、进行核算的重要技术资料。
装配工艺设计依据和原则
汽车装配工艺设计的依据是汽车的产品资料和生产纲领。
产品资料是与装配有直接关系的各种汽车零件图纸、汽车各系统的装配图、零部件清单、整车技术条件及其他有关的产品技术要求；生产纲领是工厂建设之前计划达到的年产量，多型号混线生产时还要分别列出各种型号汽车的年产量。
产品资料和生产纲领规定了新建或改扩建汽车厂生产的产品范围和生产能力，也就规定了工厂的建设规模。
装配工艺的设计流程
由于公司生产纲领的确立，设计工艺的第一步就是确定生产节拍，以某汽车厂总装车间双班年产8万辆为例，经过计算生产节拍定为3min，生产节拍是工艺设计的一个重要基础性参数。
图2 装配工艺过程卡
汽车工厂装配工艺的设计
作者：李志伟…文章来源：华晨宝马汽车北汽福田汽车沈阳华晨金杯汽车AI10-11 点击数：
302 更新时间：2010-6-10
1.装配工序最小化
装配工艺以工序为单元，详细说明产品（或零部件）在某一工艺阶段中的工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备。
装配工序最小化就是对零件的具体操作动作进行分解，最终结果是每一个能够独立出来的完整动作就是一个最小化装配工序，该工序只包含对此零件操作的单一独立动作。
得到基础车型的整车编号之后，进入公司PLM（产品生命周期管理）系统，对整车所需装配的零部件明细进行导出，导出的零件明细按照子组归类，通过子组能很快了解某一系统装配所需的零部件。
子组中所有零部件都可在相应的装配图中查询到安装位置及固定方式，按照装配工序最小化的原则确定每个零部件的装配工序。
2.制定控制计划以及关键工序
关键工序即在产品制造过程中，对产品质量起决定性作用或质量成本较高的工序，对整个产品的性能、寿命等方面有直接影响的质量特性值，以及对下道工序的加工、装配有重大影响的工序。
通过对关键工序的质量控制，确保产品质量处于合格的稳定状态。
汽车总装工艺关键工序的设定首先要满足法律法规的要求，如各种功能性液体的加注、整车气密性测试等；其次要考虑与生命安全相关的操作工序，如制动系统的安装、转向系统的安装、打铁线的连接和安全带的紧固等。
总装控制计划与关键工序相比更为详细，控制计划会涵盖汽车总装配过程中所有需要控制的工艺参数及其质量标准，如紧固件的拧紧力矩、内外饰件装配后应满足的间隙要求及其相应的断差要求、四轮定位的参数控制要求和电器件的正常使用要求等；另外还需对消耗品的使用进行规定，如各种液体的加注量、胶带、胶体和标识笔等物品的使用位置及其单台车使用量；同时控制计划也明确了控制方法及控制工具，如使用塞规检测间隙、使用定值扭矩扳手控制力矩和电器件的防静电措施等。
图3 装配工序卡
3.计算最小化零件的工时
在装配工序最小化的过程中，已经将装配工作拆分到了最小零件，最小化零件的操作工时等于对此零件所有最小化操作工序的工时之和，因此最小化零件的工时也就是对此零件装配的独立操作时间，即从操作者有了操作意向去取零件开始，到操作完成并准备进行下一项操作为止，是该零件装配的所需工时。
工时测算我们应用了MTM （Method Time Measurement）系统。
在MTM系统中，将最小化操作单元分解为若干个动作单元，每个动作单元都有对应的代码，根据代码可以在标准数据库中查到相应的时间，将这些动作单元所对应的时间累加，即可得到这个操作单元的工作工时。
操作对象的外形、重量以及操作者操控的距离、作业精度都会影响到时间的长短。
MTM是一套综合的标准工时管理系统，数据直接由相关代码决定，主旨是工作方法决定时间。
对比原始的秒表测量法，应用MTM系统能够减少人为干扰，能分析并简化工作方法，再现现场工作过程，在电脑软件的支持下，得到的工时数据有足够的准确性。
4.动力工具、量具及其辅助工具的规划
前几个阶段的工作基本都是在新产品试制阶段完成，在试制阶段只是配备了少数的动力工具及其辅助工具，为了满足生产线流水作业的需求，还需要作详细的工具规划。
选取动力工具需要根据它的有效工作范围设定工作扭矩值，通常设定动力工具的最佳力矩值在其本身工作范围的中间值偏下，这样可以大大延长动力工具的使用寿命与保养周期。
量具通常用在有检验要求的工位，例如有缝隙要求、断差要求。
量具只要根据控制计划的质量标准选取就可以了，重要的是要周期性地对量具本身进行检测，确保量具在合格状态。
辅助工具能帮助操作者更快地完成操作，确保装配能满足质量标准，小到橡皮锤、鱼骨棒，大到机器人都是辅助工具，不同的零件安装需要不同的辅助工具，有的装配过程仅依靠单一的辅助工具无法完成，需要多种辅助工具的组合。
以风挡玻璃的安装为例，首先要用涂胶机器人进行涂胶，然后利用机械手将风挡玻璃搬运到车身安装点并固定，最后使用恒压机挤压风挡玻璃使其牢固。
5.规划工位的具体操作内容
根据生产车间高工位（工位高度≥180mm）、半高工位（工位高度≥120mm）和双板链工位（车与地面距离近似为零）的具体排布，详细测量物料器具的摆放空间、工人操作的空间和通道的宽度，进而分配每个工位的操作内容，基本原则为先内后外、集中操作、互不干涉和规避风险。
（1）先内后外，当零部件存在重叠安装的情况下，应先装配内部或者下部的零部件，然后再装配外部或者上部的零部件，避免某零件装配完毕后对后面零件的装配产生影响。
（2）集中操作，相邻两个或者多个零件可同时进行操作，而且不影响该部位其他零件的后续安装，应设置在同一工位装配，从而减少往复取件的时间浪费，将套筒相同而且力矩要求一致的紧固件联接规划在同一工位，可节约动力工具，并能减少更换工具的时间浪费。
（3）互不干涉，即在同一工位操作的多个操作者在各自的装配工作时不干涉对方，如果出现需要在相邻部位操作但会产生相互干涉的情况，要调整所对应零件的装配工位或操作工序的先后。
（4）规避风险，也就是通过工艺设计来防止错装、漏装和误装的发生，是工艺规划中最为重要的环节。
通常采取的方法是将套筒相同但力矩要求不一致的紧固件联接规划在不同工位，避免力矩用错的风险，将外形相似的零件分在不同工位，对同一工位的颜色件进行排序，以避免零件用错的风险，将选装件做上明确的车型需求标识，避免误装的风险。
当工位的具体操作内容确定之后，这个工位的装配零件明细表（见图1）也就应运而生，此表包含了直接物料、间接物料、装配工具以及劳保用品的详细信息。
6.确定操作者的数量进而平衡工人操作工时
根据该工位的总工时和生产节拍确定操作人员的数量，并将操作者分配到不同的操作部位，同时将各工序的操作内容分配给具体的操作者，各工序的装配工时进行叠加就有了该操作者的操作总工时，个人总工时不超过生产节拍，且将每个操作工人的操作总工时进行平衡，力求每个人的操作时间均衡、劳动强度相近。
工位的操作者及其操作内容固定后，即可编排指导每个操作者工作的装配工艺过程卡（见图2），装配工艺过程卡规定了零件安装的顺序、操作步骤及每个步骤所用的工时。
装配工艺过程卡设计完成后，根据工艺过程卡编制相应地装配工序卡（见图3），装配工序卡详细说明了操作者的操作过程，操作要点，并规定了此装配工序的重要度及其相应的扭力值范围。
通过以上几个阶段的工作，一款新车型的工艺设计就完成了。
工艺设计是整车制造的基础工作，满足产品结构要求和整车技术要求，是实现产品设计、保证产品质量、发展生产、降低消耗并提高生产效率的重要手段。
合理的工艺设计要有一定的产品变化和产量变化的适应能力，能充分利用人员、降低操作时间并均衡各岗位操作工时，通过消除生产环节中的不增值活动，使工人劳动强度最小化，在给企业减少人力、财力投入的同时还能够使整车装配质量得到有效的保证。