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同步工程之总装工艺应用作者：李成瑶来源：《中国新技术新产品》2018年第04期摘要：汽车行业竞争激烈，怎样才能快速推出新的车型占领市场成为厂商需要解决的重要问题。
同步工程技术的运用使得开发周期可以大幅缩短，总装工艺的设计中同步工程的应用往往占据比较重要的地位。
关键词：同步工程；总装工艺；应用中图分类号：U466 文献标志码：A当前中国整个汽车工业飞速发展，车型更替时间愈加缩短，怎样在这种激烈的市场环境下尽快推出满足市场预期的产品，成为各车企面临的首要问题。
同步工程技术手段起源于美国，由于其效果明显，被全世界各大车企所极力推崇；在国内的汽车企业内部，同步工程也是广泛采用。
传统的汽车开发生产过程、设计环节和生产环节脱节严重，在设计阶段，造型、性能设计等指标一流，后期在工程实施阶段，工艺却无法完成其设计要求，大量问题在后期逐渐被发现，但是此时大部分零部件的工装都已经加工完成，重大的变更将使得开发周期一再拖延、成本不断攀升，有的甚至对设计参数进行妥协，降低指标，最终生产出二流的产品。
同步工程则将整个开发、工程、制造等阶段进行“顶层设计”，把研发、试验、试制、制造、工艺、质量等环节系统性地结合起来，将冲压、焊接、涂装、总装等问题提前至设计阶段，开发人员和工程人员协同处理，使产品研发和后期的工艺实施、商品化等实现无缝对接，消除重大工程问题，达到降低的开发周期及成本的目的。
本文将阐述总装工艺在新产品开发中所涉及的大部分同步工程内容。
总装工艺同步工程应用分析如下：1 生产线适应性分析主要是验证整车的通过性及适应性，结合总装车间现有的工艺情况，来确定新开发的车型与现有车间工艺条件的差距，确认是否能够在现有的生产线进行量产，若现有条件无法满足新产品要求，则确认是否需要新建车间或者对现有车间进行技术改造。
例如整车的吊具的宽度和高度，车身小车的宽度，检验检测硬件的适配距离等是否适合新产品的要求，车门打开后整体宽度是否超出原有定制的要求等。
什么是工艺同步工程？英文就是Process Simultaneous Engineering，有人也翻译成工艺并行工程。
汽车制造主要包括冲压、焊装、涂装和总装四大工艺。
在汽车设计的同时，如果同时将汽车制造的四大工艺也设计出来，就是所谓的工艺同步工程了。
也就是说，除了设计汽车，还要设计生产汽车的汽车生产线。
这样，汽车的设计才有可能真正走下墙壁，变成真正的汽车。
一个好的设计公司的终极目标当然不是让汽车贴在墙上，而且要把它们在生产线上造出来，而且是造得质量很高成本较低。
这就是工艺同步工程的目标和意义。
简言之，我们设计汽车时，最终在电脑里会有数字样车（DMU-Digital Mock Up），跟实际的汽车一模一样，只是存在于虚拟世界里；而工艺同步工程的极致，就是在电脑里还有一个“数字化工厂”，虽然实际工厂还没有，但是汽车如何在数字化工厂里生产出来，也是跟实际工厂一模一样。
然而，在实际工作中，根据实际应用和不同公司的风格，工艺同步工程的定义也有所不同。
也就是说，在“一无所有”和“数字化工厂”之间，有着非常多的选项，而主流的思想是选择足够而不过分多余的技术要求，这时就产生了一个名词叫“工艺可行性分析”。
这样，既达到了汽车设计的工艺要求，又不至于有人力物力和时间的过分浪费。
而这个可行性分析的内涵，不同的公司也有不同的定义。
在国内，基本上可分为韩国模式和欧洲模式。
由于韩国人更了解中国国情，目前韩国模式较为流行。
但其理念与欧洲模式还有较大不同。
那么，如果没有同步工程会是怎么样呢？这种假设恰恰是我们以前的情形。
那么，从造型开始我们就遇到了麻烦。
如果车门或者侧围的造型存在着巨大的模具拉延成形风险，在没有工艺同步工程的情况下，我们是很难发现的，只有进行到模具招标时，我们才有可能发现。
而这时，设计工作可能已经进行了有10个月左右。
这时，我们的选择就变得左右为难，是推倒重来呢还是带病前行，现实的情况是我们有时不得不带病前行。
BIW同步工程目录第六章 BIW同步工程........................... 错误！未定义书签。
2、焊接可行性及设计要点........................ 错误！未定义书签。
3、涂装可行性及设计要点........................ 错误！未定义书签。
4、总装可行性及设计要点........................ 错误！未定义书签。
2.焊接可行性及设计要点2.1焊接空间2.1.1点焊空间目前本公司设计部门和规划部门定为一般的焊接边宽度≥14.5 门焊接边宽度≥122.1.2 凸焊空间2.1.2.1凸焊螺母。
下图为常见的电阻焊接示意图，后表为二焊凸焊组的部分焊机尺寸，供参考。
图12.1.2.2凸焊螺栓。
下图为我们公司常见的螺栓电阻焊接示意图。
BIW同步工程图2在焊接状态下，待凸焊零件外部空间不能够与焊机相干涉，具体尺寸依据奇瑞公司目前设备状况要求如下（如图3）⏹零件凸焊位置点沿凸焊螺母、螺钉截面方向距零件边缘最小尺寸a要小于焊机喉深（奇瑞公司焊机喉深最大为480～520mm），以避免与焊机干涉；⏹零件凸焊位置点沿凸焊螺母、螺钉轴线方向距零件边缘最大尺寸b要小于焊机喉宽单臂最大尺寸（奇瑞公司焊机单臂最大活动尺寸为230～280mm）；⏹零件凸焊位置点沿凸焊螺母、螺钉轴线方向Φ40空间内必须无结构型面，如图尺寸c1、c2，以免与焊机极臂干涉；⏹螺母、螺钉轴线方向可焊接最小空间高度为60mm，如图尺寸d。
图3在设计的时候根据实际情况，参考上表，做出足够的空间实现凸焊。
3、植焊螺柱。
由于植焊是由植焊枪来实现的，植焊的定位一是靠夹具的限位套；二是靠枪头的四个脚与车身接触来定位的，如果平面小或不平会导致枪无法和车身贴合，或是焊歪。
如使用这类型钉子的话请务必考虑下面的要求。
（1）下面的植焊螺柱要求有至少Φ25mm 平面，考虑公差建议达到Φ28mm（2）下面的植焊螺钉要求有至少Φ30mm的平面，考虑公差建议达到Φ35mm2.2焊接间距点焊时，相邻两焊点的中心距称为焊点间距或简称为点距。
焊点间距越小，焊点数自然增多，当然能提高被焊接件的联接强度。
但是在能保证联接强度的条件吓，焊点间距应以加大好，这不仅能减少焊点，提高生产率，而且也减少点焊时的分流，提高焊接质量。
因此在设计时必须选一个适当点距。
表零、总件时，点距可以适加大，一般不小于35～50mm。
在有些非受力的部位，则焊点的距离还可以加大到70～80mm。
2.3各件定位系统的选择和校核定位系统的基本原则是1-2-N（N≥3），一个刚体的平行移动和转动共有6个自由度。
限制其6个自由度，刚体才能保持平衡。
按照1-2-N刚体平衡状态需要6个定位点，对于大的刚度不足的零件需要增加附加点。
（如图）3个旋转自由度3个平移自由度图3BIW同步工程RPS5fz是附加定位点图4如果一个零件用两个孔做定位，尽量设计成一个圆孔，一个长圆孔，圆孔为主定位，长圆孔为附定位，使公差向一个方向积累。
而如果选择两个圆孔，用一个圆销一个菱形销定位，则效果稍差，除了工艺上复杂之外,菱形销在制造过程成带来的误差远大于圆形销。
车身装焊的整个过程必须建立在一定的基准上才能保证整车的几何形状和尺寸，同时这些基准也是夹具设计、制造、调整、检测和维修的基准。
再设计确定基准时应注意以下几个方面：a.基准的统一性，在焊接过程中基准是逐步传递的；b.基准应便于测量；c.基准应保证零件的准确定位；d.基准应考虑便于焊接操作。
2.4 滑车的校核在设计的初期需要知道如下参数：公司的规划、共线情况、焊装主线的3D 图纸。
公司规划将带来设计的不同，有时候公司规划部门考虑新设计车型的试生产时间和公司的现状，会给出不同车间的要求，即临时生产一个车间，正式生产另一个车间，难免会出现滑车固定点在不同时期不统一的情况，这时设计部门需要和规划部门做一个均衡，在节约成本和保证性能的情况下尽量优化设计。
而从规划部门得到各种输入参数以后，如果和其它车型共线，需要校核其干涉情况，往往很多车型在固定点没有干涉，但是在其他空间会产生干涉情况。
2.5 实际设计中焊接问题经验总结2.5.1考虑焊钳通用性如图如上图所示前地板与发动机舱、与后地板中通道连接处由于焊接角度相差较大，无法使用同一焊钳焊接，且与后地板连接处由于角度因素，焊钳难以制作，在设计的时候应考虑这种情况，优化设计、工艺，以免造成不必要的浪费2.5.2 考虑操作人员的可执行性BIW同步工程设计初期，设计人员在如图所示位置进行塞焊，但焊接此门槛的工序在下部线，此处进行塞焊主要有以下几个缺点：一在下部线塞焊影响焊接流水线速度，二是塞焊产生的强光会影响其他实施点焊的操作人员。
所以在设计时需要考虑操作人员的易执行性。
2.5.3考虑放件的安装过程装备后装备中在设计的很多时候不仅仅要保证装备完成后的结果不会干涉，还有考虑安装的过程，要保证安装的过程中也不能产生干涉，要熟悉产品的装备过程，特别是后围板的安装，更要考虑安装的过程。
2.5.4考虑焊钳的焊接空间此处要注意的焊接空间包括两个定位电极的放置空间和活动电极的运动空间BIW同步工程此处定位电极的空间不够，如果解决需要特殊焊钳处理，会使成本增加此部位为纵梁部分焊接，如图所示件挡住了活动电极的运动空间2.5.5涂胶装配的校核图示处截面如下导致安装顺序如下涂胶顶盖天窗安装板BIW同步工程此时截面此时截面可以看出如果要正确的安装上如图所示顶盖有一个向后的过程，此时顶盖的底面会把上一工序涂的胶拖坏，导致涂胶效果不好，应优化此类设计。
3.涂装可行性及设计要点在涂装的生产过程基本如下图所示针对涂装，对设计来说主要要考虑以下几点：BIW同步工程3.1涂装吊具校核涂装吊具分成前处理用滑撬和涂面漆用滑撬，加上一个转换装置。
二涂用前处理滑撬图面漆用滑撬前处理滑撬和面漆滑撬转换机构不同涂装车间滑撬在电泳液中的运动形式不同，对滑撬的强度要求也有所不同。
奇瑞公司一涂是以15度左右入水出水。
三涂是以10度左右入水出水。
二涂是在电泳液中进行360度翻转。
电泳滑撬的固定方式也不一样，目前奇瑞公司有两种，一种是前后点都销子固定的，另外一种是前面用销子固定，后面用托的形式（目前公司4涂用这种方式），设计的时候要求固定点有足够的强度。
在设计初期需要有公司规划部门的输入，根据输入可以知道即将设计的车型在何车间生产，和哪种车型共线，然后根据规划部门提供的图纸绘制出准确的3D数据导入整车坐标系中，进行空间校核，保证所设计的车型不仅仅要和自己的滑撬点不干涉，还要保证和其他车型所用滑撬点不干涉。
公司在设计S12、S21时都曾经出现过前处理滑撬和车身部件干涉的情况，M11在涂面漆的滑撬中和S11所用滑撬前点也出现干涉现象。
所以设计初期一定要做好滑撬校核工作，如果后期更改，将带来不必要的模具更改费用。
前处理滑撬和涂面漆用滑撬时所用的转换装置也需要校核，主要时看转换BIW 同步工程装置的拖块能否托住车身。
3.2涂装漏液问题在设计中必须注意设计涂装过程的工艺漏液孔，因为在涂装前处理工艺中白车身一般要有10道左右的工序需在槽液中进行，上道工序的槽液必须在规定的节拍内完成工艺内容，并基本倒完槽液后流入下道工序，上道工序槽液，原则上不应带入下道工序中，漏液孔就是为达到这一工艺要求设计的。
3.2.1设计中应注意的问题a.为达更好的防腐效果，在里面或者倾斜面钢板折边应尽量考虑如下示意：（让水顺利顺着外板流下，不会渗透到内部结构去）。
以利于涂装操作工艺优化和减少新堵件开发费用。
c. 沥液孔和堵件孔最好不设置成平板开孔状态,以确保强度和方便堵件安装。
（如图所示）3.3涂装涂胶问题车身底板焊缝及轮罩部位进行喷PVC 胶，其作用是增强车身的密封性能和钢板强度，达到防水、隔音隔热和抗石击。
在钣金搭接处需避免孔洞的存在,任何钣金搭接隙不能大于1~2mm,否则涂装PVC 对该缝隙无法进行处理,导致漏水质量隐患。
为了提高涂装打胶质量，保证焊缝防腐性和美观，需要按照如下图示要求设计四门两盖压边:3.4鸵鸟毛保护鸵鸟毛擦净机是专为清洁汽车车身外表面而设计的，用来在喷漆之前对汽车外表面进行清洁，并去除车身静电电荷。
涂装车间有中涂擦净机和面漆擦净机两台套擦净机，其中中涂擦净机位于电泳底漆打磨和中涂自动喷漆两道工序之间，面漆擦净机位于中涂打磨和面漆自动喷漆两道工序之间。
中涂擦净机和面漆擦净机在结构和功能上基本相同。
鸵鸟毛擦净机主要包括预电离站、顶部滚轮站、垂直滚轮站、斜滚轮站BIW同步工程和后电离站。
这些工作站有不同类型和可自由编程的坐标系，它能满足汽车对所要求清洁的车身和所需要空间的所有要求。
2.预电离站3.顶部滚轮站4.1斜滚轮站 4.3垂直滚轮站5.后电离站6.喷漆房墙壁7.供应管道由于鸵鸟毛的价格不菲，在设计中主要是注意不要出现突出物损害鸵鸟毛，如S11的行礼架支架由于设计没有考虑这方面，设计成一个突起的物体，导致偶尔出现刮掉鸵鸟毛事件。
4.总装可行性及设计要点4.1概述BIW同步工程过涂装的车身从涂装线下来之后就直接运送到总装车间的贮存线,等待运送到总装线上,完成最后一道工序-车身总装。
车身总装一般由内饰装配线、底盘装配线、外饰装配线和检测线组成。
针对不同车型、不同公司，具体的装配工段会稍有不同。
例如奇瑞公司二总装配线包括一次内饰、底盘装配、、二次内饰和整车调整、整车性能检测及整车进行最终检查并交车几部分组成。
车身总装是车身总装配的一个重要组成部分,也是制造工艺过程的最后一个环节。
好的装配工艺，不仅可以保证汽车产品的水平、质量，还可以降低成本和提高劳动生产率。
当然要保证汽车总装的顺利完成，并保证汽车产品质量，同样需要象冲压、焊装和涂装进行同步工程分析一样，在先期就要在设计阶段针对具体的整个装配的过程和需满足的要求，特别在车身设计上加以考虑。
4.2 总装吊具孔设计首先，明确总装的生产方式，根据总装的特点，其生产组织方式通常有两种：固定式装配和流水式装配。
固定式装配对工人技术水平要求高，生产效率低，只适合级别高，产量很低的车型。
流水式装配恰恰相反，也是当前应用最广泛的装配生产方式。
这也就涉及总装配线上的输送设备，由两类输送机组成：高架空中悬挂式输送机和地面输送机。
根据生产线上的高度不同，可适合不同的装配需要。
由于车身骨架作为装配的基体，需在流水式装配线上不断的传递到下一个工位，这需要输送设备担负起运输的作用。
在车身设计时，要设计吊具用孔。
结合奇瑞公司现有总装生产线特点，在进行新车型开发，车身吊具用孔设计时要遵循如下原则：1.确认该车型批产时总装线。
如果是在现有生产线上生产，必须优先考虑利用该线上的输送设备支撑点。
根据该输送设备设计车身吊具孔，保证前后吊具孔相对距离同原有车型一致。
