汽车顶棚模块化装配工艺研究

郭称勇，肖康宝 Guo Chengyong，Xiao Kangbao

汽车顶棚模块化装配工艺研究

郭称勇，肖康宝
Guo Chengyong，Xiao Kangbao

（广州汽车集团股份有限公司 汽车工程研究院，广东 广州 511434）

汽车顶棚装配过程中，出现装配工人经常抱怨人机性差、顶棚装配品质不良的问题。通过对现有非集成顶棚设计及装配工艺进行分析研究，采用人机仿真的方法，提出采用顶棚模块化设计解决方案，可彻底解决装配工艺性差及装配品质不良的问题。介绍了顶棚模块化设计及模块化装配工艺，分析顶棚模块化产品设计及工艺设计过程关键因素。研究表明，汽车顶棚采用模块化设计方法，可有效解决非集成顶棚装配人机性差、装配品质差、现场管理复杂等问题。在前期产品设计过程中，实施对产品设计及工艺设计约束，可提升顶棚装配工艺性及装配品质。

汽车；顶棚；模块化；装配；工艺设计

0 引 言

随着现代汽车工业的迅速发展，市场竞争日趋激烈，如何提高装配效率、装配质量成为汽车厂家赢得市场竞争的关键。而顶棚的装配品质一直是汽车行业内重点、难点，顶棚的装配工艺性直接决定顶棚装配品质。在总装车间生产过程，经常会遇到工人反馈装配工艺性差及装配品质难保证的问题，严重影响整车质量，增加工人抱怨及客户投拆，降低客户满意度。为解决顶棚装配工艺性差及装配品质不稳定的问题，提出顶棚模块化设计及模块化装配的解决方案。

1 顶棚非集成装配

1.1 非集成装配工艺流程

顶棚非集成装配工艺采用串联装配，装配顺序依次按顶棚线束、顶棚、遮阳板、乘客拉手、前阅读灯、后阅读灯等依次装配至车身，如图1所示，操作均需要在车内进行。顶棚投入采用人工投入，需要多人同时配合操作完成顶棚装配。

图1 顶棚非集成装配工艺流程

1.2 非集成装配问题

1）装配人机性差。顶棚附件及顶棚装配至车身，工人频繁进出蹲坐车内，易造成腰肌劳损等职业病。仿真分析人机评价得分为7分（很不舒服，需要立即改善），如图2所示。

（a）装配频繁进出车内（b）装配蹲座在车内 （c）人体模型仿真分析（d）劳动强度分析结果为7分

2）人工装配顶棚品质差。顶棚在人工投入车身过程中边沿易出现褶皱质量问题，人员频繁进出车内，易出现踩踏伤到地板线束、控制器、车身钣金等风险，如图3所示。

3）主线工时较长，现场管理复杂，不利于节拍提升，非集成装配与模块化装配工时对比情况如图4所示。

（a）车内踩踏现象（b）人工投入装配

图4 装配工时对比结果

2 顶棚模块化装配

2.1 模块化装配工艺流程

顶棚模块化装配工艺采用并联装配，依次按顶棚线束、遮阳板、乘客拉手、前阅读灯、后阅读灯等装配至顶棚上，避免在车内作业，如图5所示。顶棚模块总成装配至车身通常采用助力臂投入。

图5 顶棚模块化装配流程

2.2 顶棚模块化装配优势

1）模块化装配操作人机性好。顶棚线束、遮阳板、乘客拉手、前阅读灯、后阅读灯等顶棚附件线下分装至顶棚，避免车内下蹲和仰头操作，避免造成腰肌劳损职业病，如图6所示，仿真分析人机评价得分为3分（较为舒适，无需改善）。

2）模块化装配品质有保证。顶棚附件线下分装至顶棚，无需在车内作业，避免踩踏车内线束、控制器、钣金等零件。顶棚模块化装配通常采用助力臂装配，避免出现人工投入时顶棚易褶皱的质量问题，如图7所示。

（a）人体模型仿真分析（顶棚附件线下分装至顶棚）（b）劳动强度分析结果为3分

（a）顶棚附件线下分装（b）顶棚模块助力臂装配

3）顶棚模块化装配，主线工时较短，现场管理简单，效率提升，利于节拍提升及现场生产调整。

3 顶棚模块化设计

从顶棚装配工艺及装配品质考虑，建议采用顶棚模块化设计。通常是在顶棚厂家进行顶棚附件装配，包括顶棚线束、遮阳板、乘客拉手、前阅读灯、后阅读灯、缓冲垫块等，再以总成状态提供到整车厂进行装配，顶棚模块固定至车身采用金属卡扣的形式。在产品设计阶段，提出产品设计约束以及合理工艺规划设计，保证量产时顶棚的装配工艺性及装配质量。

3.1 顶棚线束

顶棚线束与顶棚固定通常采用贴片粘接固定方式和热熔胶固定方式，如图8所示。顶棚需要设计顶棚线束走向标志，采用贴片粘接固定，需要在顶棚上设计贴片粘贴位置标志线；采用热熔胶固定，需要设计热熔胶线。

（a）贴片粘接固定线束（b）热熔胶固定线束

3.2 乘客拉手

乘客拉手通过过渡支架线下固定至顶棚，采用金属卡扣的装配形式卡接至车身，如图9所示。金属卡扣精度要求较高，拉手装配需要设计安装定位工装。

（a）乘客拉手装配流程（b）乘客拉手装配结构

3.3 遮阳板

遮阳板通过过渡支架线下装配至顶棚，采用金属卡扣的装配形式卡接至车身，如图10所示。金属卡扣精度要求较高，遮阳板装配需要设计安装定位工装。

（a）遮阳板装配流程（b）遮阳板装配结构

3.4 前、后阅读灯

阅读灯通过过渡支架线下装配至顶棚，采用金属卡扣结构固定至车身，如图11所示，金属卡扣精度要求较高，卡扣装配需要设计安装定位工装。

（a）阅读灯装配流程（b）阅读灯装配结构

3.5 其他零件

洗涤水管通常通过热熔胶粘贴至顶棚，如图12所示。麦克风通常采用卡接结构固定至顶棚，如图13所示。

图12 洗涤水管固定图13 麦克风固定

4 总 结

通过对传统顶棚非集成装配与顶棚模块化装配工艺对比分析，通过人机仿真分析的方法，从顶棚装配工艺性及顶棚装配品质角度考虑，得出采用顶棚模块化设计的结论。在前期产品设计之初，对顶棚及顶棚附件提出产品设计约束，满足顶棚模块化工艺设计要求，从而提高顶棚的装配工艺性以及装配品质。

2019-05-13

U463.81.06

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2019.04.012

1002-4581（2019）04-0044-03