1、論設計平臺化對工藝平臺化的影響張慶庚（沈陽華晨汽車工程研究院110141）關鍵詞：平臺化；工藝規劃。摘要：目前汽車設計的平臺化主要考慮節約設計成本和零部件的通用性兩方面，而對工藝的平臺化的滿足不夠，對工藝平臺化的滿足，可以大大節省工藝規劃的投資，提高整個生產過程的兼容度、自動化水平、縮短工藝開發周期。 當前，汽車市場需求的個性化越來越高，為了更好的占領市場，必須適應個性化需求越來越高的市場趨勢。汽車生產也一樣，各個汽車生產廠都不斷的根據市場需求，多品種、多車型的進行汽車生產，以滿足汽車市場的多品種的需要。適應這一需求，汽車設計也改變以往的設計方式，改變了以往的單一化設計，進而進行多車型、多品種

2、設計。在進行整車開發過程中，為了盡可能的縮短開發時間、降低開發成本和生產成本，大多采用平臺化、模塊化設計。一般來講，汽車的平臺化、模塊化設計應該從零部件的技術和結構的通用性、工藝流程的通用性、接口的通用性等幾方面入手，但目前來說，汽車設計時的平臺化、模塊化主要還是從最大程度的增加零部件的通用性入手的，而一般都忽略了生產工藝流程的通用性。下面我們就談談設計平臺化對工藝平臺化的影響。何為汽車設計平臺化？平臺：從概念上講，是指基礎，一般主要指具有通用性的技術基礎、結構基礎或業務基礎。在汽車開發過程中，平臺通常是指技術基礎(如基礎材料技術、基礎的物理技術或化工技術等)和結構基礎(模塊化結構與非模塊化結

3、構、如承載結構和非承載結構、獨立懸架結構和非獨立懸架結構等)，而較少指業務基礎(如一體化開發模式或同步開發模式等)。在這里要注意，通用性不是平臺，而是平臺的結果或平臺具有通用性的特征。汽車設計平臺化主要是為了適應個性化需求，縮短汽車的設計開發周期、工藝開發周期，以及降低產品設計成本、零部件采購成本、工藝設計成本、生產制造成本、物流成本，采用平臺化設計以提高通用化的理念，將產品平臺化、模塊化，以便以更低的開發成本和更短的開發周期來實現更多的產品類型的開發和生產。由于采用平臺化設計，在產品設計方面，整車的技術、結構甚至具體參數都是通用和只需要局部和簡單的修改，所以設計周期會大大縮短。同樣，在工藝設

4、計方面，在平臺化下，新車型的生產，可以完全或大部分借用原有的工藝方案、工藝流程、工藝裝備、甚至工藝參數，所以工藝開發周期會大大縮短。由于采用平臺化設計，對于產品設計來說，由于采用統一的技術平臺和結構平臺，產品設計更多的是在原平臺技術和結構基礎上進行簡單化的修訂（MODFY）而不是重新設計（NEW），使得產品設計量變少；使得零部件開發的工作量變少；使得零部件的通用化率提高，采購成本降低。同樣，對于工藝設計來說，由于采用技術平臺和結構平臺，工藝設計量更多的是在原平臺工藝設計的基礎上進行簡單化的修訂而非重新設計；最大程度的實現工藝方法、工藝流程和工藝裝備的通用化，使整車的制造成本降低。此外，對于物流

5、規劃來說，平臺化帶來的直接影響就是通用化，在平臺化下，物流規劃和物流器具具有更多的通用性。還有，平臺化還會降低生產管理、銷售和售后的管理的成本。就目前來說，汽車的平臺化設計，主要是指發動機和電氣技術的平臺化（如動力總成是采用燃油技術還是新能源技術、電器線路技術構架是采用有線技術還是無線技術），以及車架、底盤設計的結構平臺化（車架結構形式是否一致、底盤結構形式是否一致）。即一個平臺的車系中，是在同一個動力總成和電氣技術平臺、車架和底盤結構平臺上進行設計的，同一平臺一般動力總成技術和電氣技術，以及車架結構和底盤結構形式基本相同，只是整車造型有一些變化?，F在整車平臺化設計的程度越來越高，通過造型、配

6、置和簡單的結構變化，同一平臺上可能有幾種或十幾種車型。何為汽車工藝平臺化？汽車工藝的平臺化，是指為了盡可能的降低工藝規劃成本、提高工藝柔度而盡可能的將多品種、多車型用相似的工藝方法、相近的工藝流程、同一工藝裝備進行兼容性生產。目前現在大多數轎車生產企業所采用的生產方式都是平臺化工藝生產，即多品種、多車型在同一條生產線上混流生產，這樣可以大大減少工藝開發的投資費用、簡化與統一工藝方法、提高生產平臺的兼容度。工藝流程工藝方法工藝裝備汽車設計的平臺化與工藝平臺化的統一的好處。第一：可以實現工藝方法、工藝流程、工藝裝備的兼容，滿足混流生產的技術可行性。第二：會減少工藝開發投資費用。由于目前生產線的柔性

7、都較高，所以一般新開發的車型，都通過生產線的改造達到兼容，而其中主要的改造包括模具、夾具、車身輸送設備、生產輔助設備等的改造。如果采用平臺化策略，從車架結構到零部件如果通用化，就可以實現工藝方法、工藝流程、工藝裝備的兼容，大大節省模具、夾具、車身輸送設備、生產輔助設備的改造費用。一般一個車型在國內開發，如果采用混流生產，模具、夾具、車身輸送設備、生產輔助設備的改造費用大約2-3億元，如果在設計過程中充分考慮平臺化，盡可能的滿足車身及零部件的通用性、滿足混流生產模具、夾具、車身輸送設備、生產輔助設備的兼容性要求，則可在工藝實施過程中，較少或根本不用進行生產線的改造，大大節約改造成本，如果做得好，

8、最多可節省非平臺化工藝投資的40%-50%。1. 模具的投資成本降低：如果平臺化做得好，下車身件通用化率一般占整車車身件數量的50%左右，成本的40%左右(對于轎車類由于上車身比較復雜，一般通用化率可以達到數量的30%，成本的20%；對于客車類由于上車身比較簡單，一般通用化率可以達到數量的70%，成本的60%)。2. 夾具投資成本的降低：一般車架或下車身的分總成通用化率較高，比如車架焊接總成、輪罩焊接總成、地板焊接總成、下車身焊接總成、主車身焊接總成等，一般會占整個夾具成本的20%40%左右。一般來講，同一平臺化的車身，車架焊接總成、輪罩焊接總成、地板焊接總成是相同的，所以，其相應的焊接夾具可

9、以完全借用現生產夾具；而下車身總成及主車身總成一般是在同一平臺基礎改制的，如果下車身總成及主車身總成的定位點和主要夾緊點與現生產一致，則也可以利用現生產的下車身及主車身夾具。3. 其它生產設備的投資成本降低：主要體現在輸送線、機器人、打碼設備、機械手、底盤合裝設備、輪胎擰緊設備、加注設備、檢測設備等。 如果平臺上的車架或下車身完全相同，或者適應現生產輸送設備的要求進行簡單的改制，就可以與現生產的輸送設備兼容，整個輸送線就不必或很少進行改造，而節約輸送線投資費用。一般而言，一個新車型進行混流生產，如果充分考慮輸送線的兼容性要求，輸送線的改造費用可以節約幾百萬至幾千萬元，而且大大降低輸送線改造的技

10、術風險。 機器人一般用于車身焊接、車身噴涂等方面，一般運行軌跡都是可以通過編程控制的，如果車身設計時能充分考慮到機器人的運行空間，則可以與現生產機器人設備相兼容，節省再投資。 車身上一般都要布置整車VIN碼的刻印位置，如果此處的位置結構與現生產的車型一致，則就可以實現打碼設備的兼容而節省此設備的投資，大約十幾萬元。 整車的儀表板一般都采用模塊化生產，儀表板模塊一般都采用機械手進行與車身合裝，如果整車儀表板模塊的定位與夾緊點與現生產車型一致，則就可以實現儀表板機械手的兼容而節省設備的投資，大約十幾萬元。 整車的底盤一般都采用模塊化生產，底盤模塊一般都采用合裝設備進行合裝，如果底盤模塊的定位、支撐

11、點與現生產車型一致，就可以實現此設備的兼容而節省設備投資，大約幾十萬元。 整車的輪胎的安裝螺栓的頭部尺寸、頭數、分度圓直徑、擰緊力矩如果與現生產車型一致，則就可以實現輪胎擰緊設備的兼容，大約會節省一百多萬元。 整車的各種液體的加注口型式如果與現生產車型一致，也會節省生產線加注設備改造的投資幾十萬元。 此外，整車電器檢測的通訊協議、檢測規范如果通用化，也可以節省整車電器檢測的設備改制投資幾十萬元。第三：可以大大減少生產管理成本，由于零部件及生產設備的通用性，可以大大節省新增零部件和設備的場地面積、新增零部件物流周轉器具種類、新增零部件物料管理費用，設備維修費用等。第四：能充分保證生產線充分的柔度

12、。一條生產線，被改造的次數越少，其生產的兼容度越高，即接納后續車型的能力越強。而如果生產線的改造量越大，會使備用的生產場地被占用而減少、生產設備的兼容度降低，而且有些生產線的改造，有可能會破壞原有生產線對現有車型的兼容性。第五：能充分保證生產線的自動化水平。一條生產線，一般由于新車型的上線需求而經過改造后，很多自動的部分都需要改為手動，這樣就降低了生產線的自動化水平。第六：平臺化設計對工藝平臺的滿足，也可以大大縮短整個項目開發中工藝開發部分的周期。第七：可以高質量生產。采用平臺化設計， 零部件的種類大幅度減少，使得在批量化生產和維修過程中的質量控制的關鍵點變少，對質量控制而言有很大好處。而且產

13、量增加有助于增加重復性而提高產品質量。目前存在的主要問題是：由于設計開發時對工藝部分的平臺化要求的滿足程度較差，大部分的新車型上線生產時，都需要新增大量的模具、夾具，并要對整個車身輸送設備、輔助設備，專機的改造才能兼容，這對整個工藝開發的進度以及投資、生產線的柔度和自動化程度都是不利的。如何實現汽車平臺化設計與汽車平臺化生產的統一？第一、整車基本結構、基本參數的定義：整車的基本結構、基本參數的定義要滿足工藝方法、工藝流程、工藝裝備的要求。新車型要能夠與現生產的工藝方法、工藝流程、工藝裝備兼容，其基本結構、基本參數要滿足現生產工藝方法、工藝流程、工藝裝備的要求范圍。比如整車的模塊化分塊方案，長寬

14、高和表面積(其中表面積涉及到涂裝的最大噴涂面積)，白車身及整車重量，輪距軸距、車身板材規格、白車身焊點總數、白車身弧焊總長度等。第二、車身：車身結構形式是影響工藝平臺化的重要方面，一般會影響模具、夾具、生產輔助設備中的輸送線、VIN碼刻印設備等。車身平臺化的開發四原則為：車身主結構模塊化；縱梁系統一致性；定位系統一致性；尺寸工程一致性。對于車身制造而言，對車身平臺化的主要要求在于地板結構及定位系統的平臺化，即不同車型的地板結構和定位系統盡量保持一致，有利于簡化地板定位夾具及輸送系統。1、模夾具的要求：由于平臺化設計的變化的部分主要集中于在消費能感知的部位(如外觀造型、動力總成、電器配置等)進行

15、個性化設計，在消費者不易感知的部分(如車架、底盤總成等)進行通用化或平臺化設計。所以從車身設計角度講，同一平臺的汽車，應盡可能的共用車架、下車身、主車身的車身部件及焊接總成，就可以實現部分模具和夾具的兼容。其中夾具的兼容一般只要求焊接定位點、主要夾緊點與現生產一致就可以實現與現生產夾具的兼容。2、輸送設備的要求：對于車身對輸送線兼容性的滿足需要重點介紹一下，由于同一平臺的變型車一般都是軸距和輪距的變化，所以一般同平臺的下車身一般都不可能完全COPY現生產，為了實現車身及整車輸送設備的兼容，需要對下車身進行局部的改制以滿足整車輸送設備的要求?，F在一般的汽車輸送線，都是將車身內四孔的前兩孔作為整車

16、的輸送過程中的定位和前支撐，將車身內四孔的后兩孔所在的平面作為整車輸送的后支撐。如下圖：內四孔的前兩孔內四孔的后兩孔及所在平面前對于混流生產的輸送線改造，主要是由于軸距、縱梁距離的變化而影響整車輸送線的定位和支撐。軸距的變化一般會直接影響車身內四孔及外四孔相對位置關系，而車身在焊裝、涂裝、總裝之間以及各工藝流程內部進行轉接時，由于要用到內四孔或外四孔，由于軸距的調整導致內四孔及外四孔的相對位置的變化。所以在進行車身設計時，同一平臺的不同車型，要保證內四孔的前兩孔的相對位置一致，后兩孔所在的平面X向前后兩向加長，以保證軸距變化時，前兩孔定位與原定位一致，后支撐面的支撐有充分的布置空間，為了保證總

17、裝底盤合裝過程中改造工作量最小，在設計上還可以保證車身內四孔的前兩孔與車身外四孔的前兩孔的相對位置（X向、Y向）一致。這樣就可以實現整車平臺化新車型在焊裝、涂裝、總裝進行輸送設備改造量最小或基本不用改造。要進行如上工作，有一個前提，一方面在進行整個輸送線設計時，包括焊裝、涂裝、總裝的輸送設計，一般要將輸送線的支撐點統一設置于車身的內四孔上（焊裝、涂裝、總裝內部輸送及焊裝、涂裝、總裝轉接過程都要用內四孔，實現輸送過程支撐的統一，而不是有的過程用內四孔，有的過程用外四孔）。3、VIN碼刻印設備的要求：按國標要求，一般在車身右前方的車架上都要刻印整車VIN碼，如果新車型的車身VIN碼刻印的位置和面積

18、、為VIN碼刻印機預留的定位及夾緊位置、以及板厚與現生產VIN碼刻印機的要求基本一致，就可以實現VIN碼刻印設備的兼容。第三、動力總成及底盤：1、燃油加注機的兼容性要求：燃油加注口在車身上的位置區域（左側或右側）與現生產車型相同。2、動力總成與底盤分合裝設備的兼容性要求：底盤模塊（動力總成、前后橋）的型式與現生產相同，動力總成、前橋、后橋以及相應的車身主定位孔不變(孔徑、孔位、結構型式)。3、防凍液、制動液、動力轉向液的加注設備的兼容性要求：罐口相對于液位標志（MAX及MIN）的Z向高度與現生產一致，加注液體型號與生產一致。4、輪胎擰緊設備的兼容性要求：輪胎的擰緊螺栓數量及排列分度圓直徑、螺栓的頭部尺寸、擰緊力矩應與現生產相同。²第四、內外飾系統：儀表板抓手對新儀表板模塊的要求：儀表板模塊（駕駛模塊）的定位點、夾緊點與現生產車型