汽车白车身制造工艺同步工程浅析

黄智 300380) (天津一汽华利汽车有限公司,天津

Automobile Technology & Material - - 生 产现场 -

摘要:本文从汽车白车身制造工艺同步工程的概述开始,对白车身的定义和功用以及国内外汽车白车身制造工艺同步工程的发展状况予以说明,并对上个世纪八十年代提出的“面向制造和组装的设计”、“同步工程作为现代制造技术的发展方向”、“同步工程作为一种理念”以及汽车白车身制造工艺同步工程工作的分析规则做了详解。SE关键词:白车身 焊装 同步工程 过程 分析方法U466 B Doi:10.19710/j.cnki.1003-8817.20180139中图分类号: 文献标识码: 1 前言

Body in White,biw)白车身( 一般是指没有装配门盖和发动机罩的,为涂装前的车身骨架总成,是汽车动力性、舒适性、平顺性等汽车性能的平台。所以,汽车白车身总成的制造质量对汽车整车的制造质量具有决定性的影响,它是汽车制造质量控制体系中最为关键的一环。汽车白车身制造工艺同步工程是由美国国防

IDA( Institute for Defense Analysis)分析研究所 在二

(IDA)R338十世纪八十年代所提出。根据其 的定

( Simultanous Engineering, SE)义:“同步工程 简称是集成地并行地设计产品及相关过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法”。这种方法要求产品开发人员与其他人员一起并行工作,在设计一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素,包括质量、成本、进度计 (1954—),作者简介:黄智 男,高级工程师,主要研究方向为汽车白48车身装焊技术与质量控制,有 年相关领域工作经验。 划和用户的要求。

同步工程作为一种理念,现阶段已成功应用于机械、电子、化工等工程领域,在先进的企业里,从企业管理到项目管理都广泛应用了同步工程方法,以不断快速推出市场满意的产品,增强企业的竞争力。

我国汽车自主研发水平与国际企业还存在一定差距。中国自主品牌汽车企业要想尽快缩短这

SE种差距,必须从多个方面提升竞争力, 是一种行

SE SE之有效的方式。车身焊装 作为汽车 中最重要的一个环节,必须予以高度重视。

焊装同步工程工作是在整车开发过程中,以白车身为对象进行的包括车身结构、成本和工艺难度、公差设定、主断面、焊接可行性、定位夹紧等进行工艺分析,提出更改建议、优化设计,提高白车身的制造精度,减少量产时因设计原因带来的重大变更,缩短项目开发周期。

在汽车产品研发中,焊装同步工程包括以下四个阶段:工艺规划阶段、模型阶段、工程化设计阶段和样车试制阶段。

2 焊接工艺规划阶段工艺分析2.1 分析内容

a.零部件上件顺序及搬运性分析; b.工艺设计(工作顺序、焊接内容、焊接位置、焊接数量、涂胶工作、辅助工作、标准工作时间、设备及夹具); c.车身各总成焊接夹具需求分析; d.焊钳选型、焊钳干涉检查及特殊焊钳选型的必要性分析; e.操作工时分析(分析各工位节拍及平衡性,设置各工位人数并对各工位工作内容进行调整); f.平面布置图及车间物流设计(定义及优化车间工位平面布置、工艺流程及物流)。 2.2 输入输出文件要求输入文件包括: a.产品数模; b. BOM;产品设计c.焊点图; d.涂胶图; e.焊钳数据; f.生产线规划要求。输出文件包括: a.焊装作业工艺规划报告; b.焊接夹具清单; c.零部件供货状态表; d.操作工时分析表; e.焊钳明细表; f.车间平面布置图。2.3 分析方法 工作步骤:第一步:根据整车生产纲领推算工时节拍。一般生产节拍可按下式进行计算: T= ×K1×K2/

全年工作日 每日班次 每班工时年生产纲领。

K1 0.9;K2上式中 为工时利用率,一般取 为设备利用率,一般取 。

第二步:根据项目投资计划及工时节拍划分 工序流程。工序划分及操作人员分配应遵循以下原则: a.工序工时必须小于或等于生产节拍; b. CO2特殊工艺应集中实施( 气体保护焊、螺MIG柱焊、 焊等),以减少特殊岗位人员及设备的投入。第三步:确定各工序工作内容及人员定额。根据车身数模信息确定各工序工作内容,遵循以下原则: a.保证各工序工时小于或等于生产节拍,合理确定工位人员定额; b.合理分配各工位作业内容,对于操作困难的作业内容(操作困难的焊点、大总成件的转运等)尽量安排机器人或其他自动化设施。

第四步:根据工序流程及内容确定工装设备方案,进行作业工序自动化分析,确定自动化设备方案。a.夹具方案的确定根据划分的车身焊接工序流程确定夹具开发数量,并编制夹具设计任务书。夹具设计任务书是夹具设计的指导文件,也是夹具最终验收的依据。b.焊接设备的确定根据工艺规划内容确定焊接设备及机械输送设备:

悬挂点焊机:所有分装线、主焊线以悬挂点焊机为主要点焊设备;

固定式点焊机、凸焊机:主要用来对螺栓、螺母进行凸焊及小件点焊;

T螺柱焊机:用于焊接螺柱及 型钉等的焊接; CO2

气体保护焊:主要用于车身各总成无法点焊的部位焊接及车身补焊等; TIG

焊机:主要用于车身表面件的补焊;包边设备:用门盖内外板总成的翻边压合。c.涂胶设备涂胶泵:用于门盖、车身下部等部位的折边胶或点焊密封胶的涂敷;

手动涂胶枪:用于小总成点焊密封胶或隔振胶的涂敷。

d.输送设备

/单钩双钩电葫芦:用于各总成之间的转运或者总成件至主焊线的输送;往返杆输送机:实现生产线的步进式输送;板式输送机:用于白车身总成调整线,操作人员与车身总成同步移动,人员操作方便;

积放式推杆悬链:用于白车身总成的输送、储存,节省存储面积,避免磕碰伤;

滑橇式输送机:通过往复杆或辊床推动滑撬,实现零件的水平输送。e.检测设备(三坐标检测机):用于白车身骨架总成及白车身总成的检测。f.其他辅助设备:液压平动托盘车、起重设备、空调机、循环水降温设备等。g.自动化设备采用分析规划全车哪些焊点要用机器人进行焊接作业应依据:人工作业困难的焊点;人工作业存在安全隐患的焊点;车身设计时品质面要求高的焊点(如门洞处焊点);

需考虑先后次序并能够提高工效的焊点(车身下部拼装、顶盖焊接等工位)。

第五步:根据车身结构进行焊钳选型、焊钳干涉检查及特殊焊钳必要性分析。

X根据工件的形状及尺寸确定焊钳的形式( 形C或 形)及喉深、开档、行程、电极形状等;根据焊点位置和操作位置确定焊钳的吊挂形式(横吊、纵吊、转环)。焊钳型号的确定要在夹具总图设计完成之后,根据选定的焊钳制造商提供的型谱数模进行焊钳型号的选择,对于在型谱数模中找不到合适焊钳焊接的焊点,需要重新设计焊钳与之匹配。

焊钳初步选定后,借助模拟仿真软件对焊钳进行操作模拟,提早发现问题,并及时进行调整,保证焊钳选型的准确性。第六步:进行操作工时分析。工位操作工时必须小于或等于生产线节拍。同时应考虑工时利用率及设备利用率。工时定额 估算:工时定额=焊接工作时间+辅助工作时间每一工位或工序的时间定额一般由装件、夹具动作夹紧、焊接、松开夹具和将工件送至下一工位的时间累计构成。

可以借助计算机仿真模拟进行工时测算,能更精确分析各工位操作工时,保证各工位工时的平衡。

第七步:根据工时分析结果进行生产能力和工序能力分析,确定零部件供货状态。

对工艺流程及工位工时进行综合分析,确定零部件的供货状态。

确定分总成供货状态时,充分考虑冲压车间生产的自制单件的物流移动,然后确定最终供货状态。尽量使冲压车间自制的单件,直接进入焊装车间。

确定外协分总成的供货状态时,从外协厂家到焊装车间会发生物流移动,这时考虑到物流的效率性。

第八步:基于以上分析结果进行平面布置及车间物流设计。

根据以上分析结果进行平面布置及物流规划,并在规划过程中对以上分析内容进行反复论证和改进,保证工艺规划内容的准确性。

,对于焊装车间来说 主要的生产过程包括物流转运、零部件加工制作、装配焊接、检验试验、返

CKD SKD工返修、包装( 或 等)以及围绕这些生产

,活动所开展的辅助活动。因此 在焊装车间布置

,方面 具体如下: a.主生产制作区域包括:物流工段、零部件装配焊接工段、总成装配焊接工段、检验试验工段和包装工段等; b.辅助部门区域一般包括:设备备件库房、半成品库或中间库、焊接材料库、工量具库等; c.管理及生活间区域主要指:车间办公室、资料室、技术室、会议室及更衣室等。

,在进行车间平面布置及物流规划时 合理安排工艺布局,使工艺路线尽量呈直线进行。

车间平面布置中的基本数据: a. 6 m;柱距:一般为b. 6 18 m 24 m开间宽度:一般是 的倍数,常用 、、30 m 36 m;和c. 1.5 m,车间大门的宽度:是汽车最大宽度再加4.5 m;且> d. 2 m,车间内运输通道的宽度。人行过道宽

3 m;电瓶叉车单面行驶宽e. 4.5 m;车间主物流通道宽度> f.车间内设备、工艺装备最大轮廓处距应> 0.8-1.2 m

。第九步:结合白车身总成技术条件,对白车身总成质量进行分析、评定,确定白车身总成质量检验标准。

结合白车身技术条件,进行分析、评定的白车身质量要求的内容如下: a.基本要求; b.装配调整要求; c.车身表面质量要求; d.主要尺寸要求; e.焊接质量要求; f.涂胶要求。第十步:对工艺方案进行评审验证,不断改进。对于工艺规划阶段的输出物,要组织评审,并不断改进,保证工艺规划内容的实用性和经济性。

3 焊装模型阶段工艺分析3.1 分析内容

3.1.1

模型分析模型分析,具体从以下几个方面考虑: a.分型线的分析主要从外观件安装位置分析,结构是否合理,成本是否增加。b.车身外观间隙、面差分析主要从车身外观间隙分析,工艺制造是否能够实现。c.成本及工艺可行性分析主要断面分析

主要断面可行性分析,具体从以下几个方面考虑: a.断面装配位置分析主要从零件装配是否存在干涉分析。b.断面焊接位置分析主要从焊钳深入是否存在干涉、焊接边是否能满足焊接要求。c.断面结构分析

R主要从零件 角,零件结构是否合理。d.断面涂胶位置分析主要从零件涂胶位置分析,零件涂胶是否合理。

3.2 本阶段需要输入、输出的文件的要求3.2.1

需要输入的文件a. CAS车身 数据; b.车身间隙及面差报告; c.车身主要断面数据。3.2.2

输出的文件a. CAS车身 设计变更要求表; b.模型分析输出报告; c.主断面的设计变更要求表; d.主断面分析输出报告; e.模型阶段分析总结报告。

3.3 分析方法

工作步骤

CAS,第一步:打开车身 熟悉将要分析的车身CAS各部件。

CAS车身 数据分析,由外表面结构、外表面间

CAS隙、外表面零件装配流程对车身 数据进行详细研究,提出有价值的设计变更要求表。

第二步:导入主要断面数据,熟悉将要分析的断面及其周围相关断面数据。

车身断面数据分析,由先定位、再装配最后到焊接的顺序对车身断面各总成数据进行详细研究,提出有价值的设计变更表。

CAS第三步:检查 数据及断面数据是否相同车身。

CAS第四步:确定 数据的结构。第五步:确定断面数据的初步工艺流程。

第六步:开始分析。4 焊接工程化设计阶段工艺分析4.1 分析内容

4.1.1

装配流程分析a.零部件装配可行性分析及优化; b.零部件装配干涉检查; c.装配工位最少化分析; d.移送方式及移送变形问题分析与处理。4.1.2

焊接工艺可行性分析a. CO2定义零件连接方式(点焊、 保护焊、胶粘等); b.焊点数量、大小及表面质量的分析和确定; c.焊接搭边分析; d.定义涂胶方式与区域; e.开闭件内外板合装可行性分析; f.开闭件外板翻边角度和宽度分析; g.编制初版焊接参数表。4.1.3

焊接作业性分析a.分析和优化各零部件之间焊接方式; b.凸焊螺母、螺柱及点焊作业可行性分析; c.焊点数量及焊接部位人机操作性分析; d.车体内焊接作业性分析; e.焊接注胶作业性分析; f.注胶面形状及间隙分析与处理。4.1.4

定位及加紧点分析a.定位孔分析; b.定位面分析; c.定位及分析夹紧面。

本阶段需要输入、输出的文件要求

需要输入的文件a.产品数模; b. BOM;产品设计c.焊点图; d.涂胶图; e.基准点系统初步定义。需要输出的文件a.设计变更要求表; b.焊装零部件装配性分析报告; c.焊接工艺可行性分析报告; d.初版焊接参数表; e.焊接作业性分析报告; f.基准点系统审核报告。

4.3 分析方法

分析步骤:第一步:打开车身数模,熟悉将要分析零部件的装配、焊接方式;

第二步:创建一个新总成,将要分析的零部件及其周围相关的零部件数模组装在一起;

第三步:查看该部分零部件数模和明细表是否一致;第四步:编制新总成的初步工艺流程;第五步:按照工艺流程排列数模;第六步:按工艺流程逐步激活各零部件;第七步:开始分析。按照正常焊装过程(先定位、再装配、最后焊接的顺序)对车身各总成进行详细分解、无限深究,提出设计变更要求表。

5 样车试制阶段工艺分析5.1 分析内容

5.1.1

零部件来件情况的确认a.确认零部件来件是否齐全; b.确认零部件来件状态是否与零部件供货状态表所述一致; c.确认零部件质量是否能达到要求,定位孔、定位面是否与数摸一致。5.1.2

焊装设备和工装的确认a.焊装夹具的确认b.包边模具确认c.焊接设备确认5.1.3

试制车焊接工艺的指导5.1.3.1

零部件装配作业的确认零部件装配作业的确认包括以下几方面内容: a.工艺人员须先确认该总成件由哪些零部件组成,以免造成漏件;

b.须确认好装配顺序,以免夹具夹紧时损坏零件或导致焊接错误; c.是否需要将一些零部件装到夹具上先进行焊接,再打开夹具装上其他零件进行焊接; d.是否需要先进行定位点的焊接,然后打开夹具取下零部件进行其它焊点的焊接。5.1.3.2

焊接位置的标定及确认焊接位置的标定及确认工作主要包括以下几方面内容: a.根据柔性线焊装作业指导书在需要打点作业的工件上正确标定焊点位置,在需要采用其它

C02)焊接方法(例如 的工件上采用正确的焊接方法在规定位置进行焊接作业; b.由于一些特殊原因而造成的不能按照柔性线焊装作业指导书在原定位置进行打点焊接作业,工艺人员须先确认这些焊点若为定位点,可以

C02考虑先用 进行定位焊接,等整个件焊接完毕,再进行补焊操作;若不是定位点,可以考虑改变焊点位置,在原定位置附近进行点焊; c.焊接完成后,工艺人员须根据柔性线焊装作业指导书对所有焊点位置以及焊点数目进行核实,以确保无错焊、漏焊。5.1.3.3

焊钳所焊区域的划分焊钳所焊区域的划分原则有以下几点: a.焊钳的焊接参数能满足焊接要求; b.便于操作人员的打点作业; c.焊钳的钳臂能够到达焊点位置,点焊及焊钳进出过程中不会与件或夹具干涉。5.1.4

突发问题的处理在实际的现场工艺指导中,经常会出现一些

1突发性问题,其一般解决流程如图 。

现场问题进行临时处理,并且填写临时工艺处理通知单,要求相关部门进行签字确认,试制试装部按照临时工艺处理通知单进行试制生产。

6 结束语

为了系统、标准的开展焊装同步工程工作,不断总结经验,完善、提高工作质量,提高焊装同步

ECR工程分析效率,提高同步工程工作中的 问题深度,特编写各阶段的分析方法,此方法适用于焊装同步工程的各阶段分析,为今后各个阶段的分析提供指导和操作规范。

焊装同步工程工作需要每一个参加者都要做到:熟悉白车身构造;熟悉各零部件的装配和焊接顺序;掌握外观间隙及公差设定;熟悉各种常用焊接设备;熟悉白车身焊接的工艺要求;熟悉各种焊接参数对焊接性能的影响;能够处理试制车间现

CATIA场发生的工艺问题;熟练掌握 软件的使用;并在工作中多积累现场经验。

焊装同步工程工作是在整车开发过程中,以白车身为对象进行的包括车身结构、成本和工艺难度、公差设定、主断面、焊接可行性、定位夹紧等进行工艺分析,提出更改建议,优化设计,提高白车身的制造精度,减少量产时因设计原因带来的重大变更,缩短项目开发周期。加强汽车车身焊装同步工程工作的技术队伍的建设,是加快我国汽车工业制造水平,快速赶上世界汽车先进制造

AT标准的基础保证。

&M

Newspapers in Chinese (Simplified)

Newspapers from China

© PressReader. All rights reserved.