虛擬評審技術(shù)在汽車總裝領(lǐng)域?qū)嶋H運用

鄒海鋒 林洪生 盧宏基

摘 要：虛擬評審技術(shù)是現(xiàn)階段汽車企業(yè)廣泛運用于削減產(chǎn)品開發(fā)周期、提高質(zhì)量、降低成本的有效手段。結(jié)合總裝工藝設(shè)定的實際情況，文章總結(jié)出虛擬評審過程中需要重點關(guān)注事項以及虛擬評審的方法步驟，寄望于虛擬評審參與人員能以正確的方法開展虛擬評審工作，確保評審的順利推進。

關(guān)鍵詞：總裝工藝;同步工程;虛擬評審

中圖分類號：U466 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）10-215-03

Application of Virtual Review Technology in Automobile Assembly

Zou Haifeng， Lin Hongsheng， Lu Hongji

（?Guangzhou Auto Honda Motor Co.， Ltd.， Guangdong Guangzhou 510700?）

Abstract：?Virtual review technology is widely used in automobile enterprises to reduce product development cycle， improve quality and reduce cost. Combined with the actual situation of the final assembly process setting， this paper summarizes the key points in the process of virtual review and the methods and steps of virtual review， It is hoped that the participants in the virtual review can carry out the virtual review in the right way to ensure the smooth progress of the review.

Keywords： Final assembly process; Synchronous engineering; Virtual review

CLC NO.：?U466 ?Document Code： B??Article ID： 1671-7988（2020）10-215-03

引言

汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，消費者對車型的更新?lián)Q代需求越來越高。而汽車的開發(fā)周期長，傳統(tǒng)開發(fā)需要3～5年的時間，很難滿足消費者日新月異的需求。過往汽車生產(chǎn)企業(yè)多采用串行產(chǎn)品開發(fā)模式，需要在開發(fā)部門設(shè)計出圖紙后，交由零件供應(yīng)商進行樣件制作。而總裝往往在樣件制作完成后才進行實車組裝，由此導(dǎo)致總裝的工作陷入被動狀態(tài)，由于成本、車型開發(fā)周期等限制需要總裝領(lǐng)域投入大量人力物力進行特殊方式對應(yīng)，串行產(chǎn)品開發(fā)方式存在一定弊端。如何壓縮生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本是汽車開發(fā)制造領(lǐng)域的重要工作。

本文結(jié)合并行開發(fā)形式，利用計算機虛擬仿真技術(shù)對總裝的工藝進行規(guī)劃和檢證，對于開發(fā)不良進行提前的識別并對策。基于快速開發(fā)流程下虛擬評審技術(shù)的運用方法進行介紹，以助于總裝工藝虛擬評審能快速有效的開展。

1 并行開發(fā)簡單說明

并行開發(fā)設(shè)計方式也稱之為同步工程，主要指在汽車設(shè)計階段進行工程化可行性分析，在設(shè)計階段把后期制造過程中可能出現(xiàn)的問題暴露出來，通過產(chǎn)品設(shè)變、工藝優(yōu)化等技術(shù)手段解決制造隱患，避免后期制造的風(fēng)險。

需要注意的是同步工程不等于同時工程，不是通過簡單的并行來縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，而是通過過程分解、成員之間的信息和知識共享等方法，打破傳統(tǒng)的專業(yè)壁壘，增加設(shè)計活動間的協(xié)作，從而獲取更高的效益。也就是把以往的那種序列化的設(shè)計→試制生產(chǎn)→正式量產(chǎn)過程變?yōu)椴⑿械?、交互作用的綜合研制過程，達到縮短研制周期的目的。在此交互階段可以很好的使用計算機軟件等開展虛擬工藝評審，以達到檢證目的。

做虛擬工藝評審需要進行相關(guān)準備，軟件、硬件、檢證平臺、工藝評審人員和開發(fā)人員溝通途徑等。檢證參與人員依據(jù)開發(fā)部門共享的整車數(shù)據(jù)庫資源，結(jié)合生產(chǎn)線的工藝設(shè)計、生產(chǎn)線的設(shè)備參數(shù)、其它生產(chǎn)要件等進行檢證。在檢證中提取的問題通過設(shè)定好的溝通途徑與開發(fā)人員進行信息的交流，以最終尋求問題解決。

2 虛擬評審開展

汽車總裝的主要工作可以用一句話概括為“將正確的零件，用正確的方法裝配到正確的位置，達成正確的品質(zhì)。”在總裝領(lǐng)域虛擬評審的時候，可以依據(jù)以下步驟進行開展。

2.1?單品檢證（即確保拿取正確的零件）

確認零件的構(gòu)造、材質(zhì)、機能特性、品質(zhì)要求。對零件的單品狀態(tài)進行確認，以進行后續(xù)的工作。對于總裝領(lǐng)域，單品檢證同時還有非常重要的要求就是防錯考慮，即此零件在總裝裝配時是否會出現(xiàn)錯誤裝配需要進行準確判斷，同時要考慮防錯方式。關(guān)于防錯控制方式一般有以下幾種，可以根據(jù)不同企業(yè)特點，不同零件的重要性采用不同方式。

（1）目視防錯：將每個零件的外觀特點用圖示方式明示;

（2）工位布局防錯：將各個零件放到不同工位裝配;

（3）排序防錯：物料與車型一一對應(yīng)，由專人按車型上線時間對物料進行排序;

（4）掃描防錯：零件上增加條形碼，通過掃描，匹配零件和車型，取錯零件設(shè)備報警;

（5）設(shè)計防錯：零件結(jié)構(gòu)和裝配方式完全不同，取錯零件無法裝配。

2.2?連接方式（即采用正確的方法）

零件如何固定在車上，與對手零件采用何種結(jié)合方式等都需要進行把握。此時必須明確裝配基準、裝配方法、裝配要求。

零件的連接方式一般有可拆卸連接如螺紋連接、彈性連接、卡箍連接、卡扣連接、搭扣連接等，不可拆卸連接如焊接、粘接、鉚接等?？傃b領(lǐng)域較為普遍的采用可拆卸連接如螺栓連接、卡扣固定等，也有采用粘接方式如擋風(fēng)玻璃的固定。不同的連接方式所采用的裝配方法也是不一樣，故必須對連接方式、配合部位進行仔細確認，以保證設(shè)計的合理性和總裝工藝的可行性。

例如汽車裝配中常用的卡扣設(shè)計，可能涉及到的項目就非常多，此處僅說涉及裝配的幾個小細節(jié)。凸緣高度Y決定了懸臂勾扣入和脫離時的梁的偏斜程度，取決于梁的幾何形狀以及材料允許的最大變形值等。不同的凸緣高度也會影響到對手零件的空間需求，其在對手零件配合位置的可活動范圍一定要大于Y，否則卡扣會無法完全卡入。

另外，部品安裝必須依據(jù)一定的基準，否則作業(yè)員會按照自己的習(xí)慣進行組裝，每個作業(yè)員作業(yè)的方式都不一樣，就有可能出現(xiàn)組裝品質(zhì)問題。對于多個緊固孔時一般按小孔、長孔、大孔的順序進行裝配。而如果采用3個都是大孔的話，定位方式不唯一，裝配順序也不唯一，導(dǎo)致裝配后的一致性差，這樣定位出來的零件容易與周邊零件干涉，導(dǎo)致零件無法裝上或最終產(chǎn)品品質(zhì)出現(xiàn)波動。通過定位策略分析，可以得出工藝過程分析要達到一個非常重要的目的，就是確保裝配方式的唯一，同時與設(shè)計基準一致，這樣才能保證零件裝配的一致性。因此，必須在虛擬檢證的時候進行充分的定位策略、組裝基準分析。

2.3?裝配檢證（如何裝配到正確的位置）

零件需要裝配到指定的位置，需要采用一定的工具等。在此環(huán)節(jié)，首先要考慮零件的工藝順序與現(xiàn)行生產(chǎn)線工藝順序的一致性，避免新的設(shè)計不符合現(xiàn)有生產(chǎn)線的工藝順序而需要進行生產(chǎn)線的改造，工藝、物流方案等的大幅度重構(gòu)。其次，零件的裝配軌跡是否有干涉，是否可以使用合適的裝配工具、設(shè)備、夾具等，必須要確保工具的空間，并且能夠使用高效率的生產(chǎn)工具以提高生產(chǎn)效率。盡可能避免需要特制工具、手動擰緊工具等情況。另外，總裝領(lǐng)域的工作很多是靠人來完成的，這就需要考慮人的特性，從人機工程上深入考慮。檢證時需要考慮包括作業(yè)者的操作空間、作業(yè)姿勢、作業(yè)視野、拿取方法、人手可進入性等進行逐一的判斷。

2.4?配合檢證（確認裝配后的配合能否達到品質(zhì)要求）

周邊零件的配合、結(jié)合零件的公差、材質(zhì)進行考慮，在此環(huán)節(jié)必須進行多部品的聯(lián)合確認。以確保在正常裝配方式下能夠保證裝配品質(zhì)，并且滿足一些性要求。

總裝的最終目的就是要達成正確的品質(zhì)，而在大批量、快速的生產(chǎn)線上保證品質(zhì)的穩(wěn)定性尤其重要。這就更需要在設(shè)計中能夠進行合理的設(shè)定，以減少裝配過程中的調(diào)整。在虛擬評審過程中，尤其要注意不能只看一個零件，而是要綜合周邊的關(guān)聯(lián)零件通盤考慮，確認其配合狀態(tài)、并結(jié)合公差、部品材質(zhì)進行考慮。不同的公差設(shè)定、以及不同的部品材質(zhì)都會對最終裝配品質(zhì)造成影響。

常用的公差分析方法，一是極值法，二是均方根法。

（1）極值法：考慮零件尺寸最不利的情況，通過尺寸鏈中尺寸的最大值或最小值來計算目標尺寸的值。公差=a+b+c

（2）均方根法：把尺寸鏈中的各個尺寸公差的平方之和再開根即得到目標尺寸的公差。

在產(chǎn)品設(shè)計階段，考慮最終的產(chǎn)品品質(zhì)在總裝進行保證，為了更好的提高裝配穩(wěn)定性，盡可能的在設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)問題，在虛擬檢證的時候更多的采用極限法來預(yù)測可能的風(fēng)險，并盡可能的通過優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計保證降低風(fēng)險，滿足產(chǎn)品要求。此時不能簡單的提出壓縮公差帶的方法，否則會增大零件的制造成本，應(yīng)通過優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計（例如，增加裝配定位特征）來滿足產(chǎn)品設(shè)計要求，這也是公差分析的意義所在。

在虛擬檢證過程中需要特別提醒注意一些特殊部品周邊的檢證，即在3D圖面上對于一些線束、管路等的布置位置要重點考慮，在圖面上只能顯示一種狀態(tài)，但實物中卻會由于物體本身重力、長度、固定位置間距等導(dǎo)致線束布局的偏離，這些偏離就可能導(dǎo)致后續(xù)的工程裝配干涉。尤其是經(jīng)常遇到的線束、噴洗水管安裝后偏離位置，在后續(xù)內(nèi)飾件安裝、螺栓緊固的時候就會出現(xiàn)壓迫線束、水管等情況，一旦這些情況發(fā)生將導(dǎo)致整車電器連接不良、車內(nèi)漏水等機能性問題，這些都是在總裝無法接受的。因此檢證的時候務(wù)必要重點確認受到重力、零件公差影響后偏移的位置，以此正確的設(shè)定線束、水管的固定位置。

3 虛擬評審注意事項

總裝的虛擬評審不比實物裝配檢證，這里檢證物品是看不到、摸不著，并無法像實物加工只要裝配就能發(fā)現(xiàn)很多的問題。在此我們就更要注意檢證人員的水平、能力，在以下幾點有助于大家在檢證中更有理論依據(jù)和動力。

（1）注重邏輯：對于“能裝”、“不能裝”的結(jié)論得出必須經(jīng)過一步步的邏輯分析，必須每一個步驟都能夠充分的證明之后才可以下結(jié)論。包括所提出的對策也是如此。

（2）細致觀察：需要帶著目的、意識去看。需要通過仔細的調(diào)查，并思考預(yù)測可能發(fā)生的潛在不良以此進行逐一排除。

（3）數(shù)據(jù)依托：需要在經(jīng)驗、直覺的基礎(chǔ)上加上“數(shù)據(jù)”。哪怕是0.001mm都要進行確認，絕對不能被先入為主的主觀意識左右，不能是猜測。

（4）注重細節(jié)：對于每一個步驟、連接點、裝配軌跡等，哪怕是一個膠釘、卡扣的進入軌跡都要進行詳細確認，并思考任何一個尺寸可能帶來的影響。

（5）結(jié)合現(xiàn)場：要基于生產(chǎn)線現(xiàn)場實際情況考慮，不能脫離現(xiàn)場，要隨時到現(xiàn)場去找作業(yè)人員了解真實情況。

（6）養(yǎng)成習(xí)慣：將良好的檢證方法培養(yǎng)成固定習(xí)慣、按照固有步驟一步步的進行。形成常有思維模式，任何時刻都能全面考慮。

4 結(jié)束語

通過對多年來在總裝領(lǐng)域新產(chǎn)品導(dǎo)入中開展的虛擬評審進行總結(jié)，提出了在虛擬評審過程中需要注意的事項和關(guān)注點，希望能給予后人提供經(jīng)驗借鑒。隨著汽車工藝發(fā)展的不斷壯大，電子技術(shù)的運用成熟和同步工程的不斷開展，各大企業(yè)定會不斷完善同步工程虛擬評審技術(shù)，并基于檢證人員的經(jīng)驗進行不斷的實踐提升，為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造價值。

參考文獻

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[2] 鄧智良.汽車總裝工藝評審方法研究.[J]裝備制造技術(shù)，2011.