基于可维修性设计的汽车总装工艺分析

MRLi 2月前 196

引言

目前,随着乘用车保有量的不断增长和市场竞争的日益激烈,人们越来越关注汽车产品在整个生命周期中的性能变化。汽车的维修性及维修成本对于客户影响很大,汽车制造商对于汽车的维修合理性设计越来越重视。合理的维修性设计可以减少客户的维修成本及主机厂的售后索赔,从而提高汽车商的品牌效益和整车附加值的提升。可维修性设计是完善汽车开发结构化方法的重要一环,也是汽车可靠性的重要维度之一。许多资料表明,在产品设计开发阶段就对产品的可靠性、维修性进行全面分析,可有效降低制造和售后维修费用。



图1 利用虚拟维修仿真来验证维修性设计

一、 可维修性设计因素

(一)、汽车产品设计维修性的定性要求
目前对于汽车产品设计维修性的定性要求有七点:
(1) 具有良好的维修可达性;
(2) 较高的标准化和互换性程度;
(3) 具有完善的防错措施及识别标记;
(4) 有保证维修安全的设置;
(5) 重视重要等级零部件的可修复性;
(6) 检测故障准确、快速、简便;
(7) 符合维修中的人机及安全性要求等。

(二)、汽车产品维修频率等级

综合考虑汽车售后保养原则、零部件生命周期及潜在存在的使用损坏情况,对零部件的维修频率等级进行划分(如表1)。对于A或B类高频发生的零部件,需重点关注零部件的可维修或互换性的结构设计。对于C类低速碰撞造成零部件,适当放宽维修性要求,满足基本的拆解性。对于D类高速碰撞的损坏零部件,基本不需要考虑维修性,具备可更换性即可。在这一过程中,人员的安全性能保证是结构设计最重要的技术要求。

表1 汽车产品维修频率等级定义

维修频率等级
等级含义
A

厂家规定的需要定期日常保养的零部件。(如三滤、油液、保险丝、清洗液等)

B

厂家规定在零部件使用寿命周期内,需要一次或少次进行检查,以及部分需要更换的短寿命易损件。(如四轮定位、制动片、轮胎等)

C

出现低速碰撞过程中,会造成部分零部件损坏及部分功能失效。(如前后保险杠、前后尾灯、前端模块、四门的防擦条等)

D

出现高速碰撞过程中,会造成零部件功能完全丧失及人身安全。(如动力系统、制动系统、转向系统、安全系统等)

(三)、潜在故障失效模式及后果分析(FMEA)

潜在失效模式及后果分析是一种系统化的可靠性定性分析方法。通过对产品各组成部分进行事前分析,发现、评价产品中潜在的失效模式及起因或机理。查明其发生的可能性及对系统的影响程度,以便采取措施进行预防。

通过FMEA进行分析,尽早发现并消除失效是减少损失的最佳选择。根据FMEA评价原则对零部件的潜在失效模式、潜在失效后果、潜在失效起因进行解析,对严重度(S)、发生频度(O)进行定性分析。通过设计优化来给出预防控制措施。

二、汽车可维修性设计原则要点分析

可维修性设计原则是为了将产品的维修性要求及适用和保障约束转化为具体的产品设计的通用或专用设计准则,该准则的条款是设计人员在产品设计时应遵循和采纳的。根据产品的维修性定量要求和设计约束进行维修性分析,才能恰当确定维修性设计原则。同时综合考虑产品的互换性、标准化程度、可达性程度、操作空间等,在此基础上确定需要的维修性设计特征。

(一)、维修可达性

可达性是维修时接近产品不同组成单元的相对难易程度,也就是接近维修部位的难易程度。维修部位看得见、够得着,不需要拆装其它单元或拆装简便,同时具有为检查、修理或更换所需要的空间就是可达性好。因此,良好的可达性是维修性的首要要求。可达性主要有三个评价指标,即视线可达性、实体可达性、操作空间。

(二)、维修标准化

汽车设计过程中应运用标准化技术和方法,合理简化产品与零部件规格,进行产品通用化、系列化、模块化设计。提高易损件的互换性和通用性。模块化可以简化结构,减少零部件种类,降低产品开发、制造及售后费用。标准化、互换性和通用性不仅利于产品设计和生产,而且也使产品维修简便,能显著减少维修备件的品种、数量,降低维修人员技术要求,缩短工时,提高保障。标准化是产品维修性的重要要求。
(三)、识别防错标识

维修中防错作用很大,对那些外形相似、大小相近的零部件。维修时常发生装错、装反、漏装的隐患,避免制造过程中的装错频次,就要加强设计过程的防错设计特征,从设计层面上降低FMEA的探测度(D)。所以,它也是产品可维修性的重要要求。

(四)、便利及简易性

减少维修项目,降低故障率。将产品设计成不需要或很少需要预防性维修的结构,如设置自动检测、主动预警提示装置、免维护的润滑或密封结构等,以减少维修工作量。减少操作步骤和修理工艺要求。这些都需在产品设计时加以考虑,也是对产品可维修性的重要要求。

(五)、维修安全及人机性

必须确保维修过程中维修人员的作业安全性,例如对零部件的维修应具有良好的人机工程、方便接近、舒适的作业姿势、维修工时合理等。

(六)、虚拟维修仿真分析

基于并行工程下的汽车总装工艺同步工程分析,对整车设计开发阶段的全程参与,确保整车的设计具有良好的可维修性。通过虚拟维修流程,考察维修对象的可达性、可视性、维修人员的人机性、操作便利性、维修时间、环境因素等维修参数,提前发现设计缺陷并优化改进。


图2 虚拟维修仿真分析

三、 可维修性设计案例

不是车型上所有零部件的维修方便性都要好,车型开发过程中可维修性设计的工艺分析工作,需要明确车辆哪些区域的零部件布置和设计时需要重点考虑维修方便性,以便有针对性地开展维修性工艺分析工作,让客户直观体会维修便利性的优势,具体参见图 3。

图3 维修性区域分布

(一)、日常保养件维修性设计的工艺分析

如图 4所示,对于维修等级A级的日常保养零部件的维修性设计,一定要重点关注,因为这些是客户最直观、清晰体会和感受到的。机舱内的制动液、冷却液、冷媒液、机油加注口、风窗清洗液的加注口都需要良好的保养操作性,对各种油液的加注都要求具有足够的加注便利性空间,无需拆卸其它零部件;空气滤清器、保险丝盒的保险丝检查及更换、蓄电池的检查都要求具有良好的可拆卸性,尽量设计成无需拆卸其它零部件。

图4 维修等级A级的工艺分析

(二)、短寿命周期的易损件可拆卸性的工艺分析

如图 5所示,对于维修等级B的短寿命周期内需要进行检查或更换的易损件。在保证性能的情况下,要尽量提高对其零部件的维修拆卸性。特别对于底盘下的易损件,也要重点考虑其维修的安全性和人机工程性。车身底部的碳罐、汽油滤清器、机油放油口的拆卸性要重点关注拆卸工具的使用空间,方便人机的维修舒适性。

图5 维修等级B级的工艺分析

(三)、防错标识的工艺分析
如图 6所示,对于部分线束外观相似的接插件建议采用颜色进行防错标识,打铁点的装配增加防转限位的装配示意;对两根以上平行布置的管路,在管路连接口区域设计成错开设计,避免装配连接的时候发生错装;对于其它冷却系统管路、进气系统等的胶管或塑料管的连接处,要增加连接的对位及限位标识,保证实际装配状态满足设计要求,避免管路扭曲及与其它零部件干涉。

图6 防错标识的工艺分析

(四)、结构优化的工艺分析

零部件的维修性是由产品结构特征决定的。只有对产品的结构进行更高层次的创新设计,才能对其维修性带来革命性的提高。

如图6(a)所示,车门装配/拆卸方式受到车门内板与车辆侧围的空间约束,在如此狭小的空间里,无法使用常规的拧紧工具,只能采用特殊的可偏置式的弯头工具;如图6(b)所示,车门装配/拆卸方式优化为从z向拧紧,减少了空间约束,一般的弯头拧紧工具即可满足维修要求;如图6(c)所示,车门装配/拆卸方式优化为:绕着车门铰链的水平方向拧紧,不受空间约束的影响,紧固件也从之前的M8螺栓简化为M6螺栓,扭矩降低,可以用普通的手枪式拧紧工具。装配/拆卸便利性、操作人机性、工具成本、工艺难度系数、维修工时等,都是逐级优化,如图6(a)、图6(b)及图6(c)所示。图6(a)所示的方式最差,也是目前最常见的;图6(b)所示的方式较好,普遍应用在合资品牌车型上;图6(c)所示的方式最好,目前在模块化平台上得到较好的运用。由此可见,零部件结构的创新对于制造成本和产品竞争力起着决定性的作用。


图7 结构优化的工艺分析

四、开展前期的维修性设计

前期维修性设计,除了积极参与整个产品开发过程,对设计开发提出相关需求,并根据项目不同的阶段进行分析、验证,积极沟通解决发现的问题,使得开发的产品符合市场定位及目标之外,产品设计结果还需要作为售后工程后期开发的输入,进一步进行其他售后交付物的开发。

图8 基于MakeReal3D VMPro可开展前期的维修性设计

五、总结

维修性技术要求实施的关键,在于如何将这些要求系统全面地落实到实际的产品设计开发过程中,使得最后的产品尽量满足先期提出的维修技术条件要求。因此,贯穿于整车开发全过程的维修性检查、验证及问题沟通解决就变得非常的重要。维修性技术开发要求,往往是多年技术开发的经验积累与技术结晶,能体现一个企业的开发管理体系要求和现行质量体系的要求。

MakeReal3D VMPro专业的维修性设计分析与验证评估工具

MakeReal3D VMPro是北京朗迪锋科技有限公司自主研发的一款专注于维修性设计分析、仿真与评估的工具软件。主要面向航空、航天、兵器、舰船等代表行业内的复杂装备维修性设计分析与验证人员,针对维修性设计分析严重滞后于产品功能结构设计、过度依赖于实物样机、平均修复时间(MTTR)分配与预计工具缺乏等痛点需求,提供维修性主动设计、虚拟维修仿真、MTTR分配与预计等功能。


图9  MakeReal3D VMPro产品的三大核心概念


图10 利用MakeReal3D VMPro产品进行维修性设计分析


最新回复 (0)
返回