鐘小劍　劉成　沈曉春　劉根根

摘 要：純電動(dòng)汽車(chē)的底盤(pán)合裝繼承了傳統(tǒng)車(chē)型的高度集成化和復(fù)雜度的特點(diǎn)，本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和研究主流純電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)通過(guò)純電動(dòng)汽車(chē)前懸?guī)?dòng)力總成合裝工藝進(jìn)行SE分析，用以闡述總裝SE在純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用知識(shí)。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車(chē);同步工程;底盤(pán)合裝

1 引言

當(dāng)前我國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展突飛猛進(jìn)，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，為達(dá)到更短的周期、更低的成本、更優(yōu)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，必須保證新品研發(fā)各子系統(tǒng)協(xié)同工作，盡早把問(wèn)題暴露在設(shè)計(jì)階段。本文通過(guò)某車(chē)企的純電動(dòng)汽車(chē)新產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的底盤(pán)合裝為例，結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)線情況，進(jìn)行虛擬裝配和尺寸鏈分析，論述了總裝同步工程的分析要點(diǎn)及其運(yùn)用。

2 同步工程的基本概念

同步工程（SE，Simultaneous Engineering or Synchronization Engineering），又稱(chēng)并行工程：“對(duì)整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程產(chǎn)品的各個(gè)子系統(tǒng)同步開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品與工藝、工裝的開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品與質(zhì)量目標(biāo)同步規(guī)劃，是開(kāi)發(fā)者從概念開(kāi)始就考慮其他子系統(tǒng)的接口和需求，考慮后續(xù)工藝和工裝的水平和能力，考慮質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)要求，即開(kāi)發(fā)時(shí)就考慮到整車(chē)產(chǎn)品生命周期內(nèi)的所有因素的一種系統(tǒng)方法。”[1]SE同步工程的應(yīng)用可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低開(kāi)發(fā)成本，縮短開(kāi)發(fā)周期。

3 純電動(dòng)汽車(chē)總裝底盤(pán)合裝工藝簡(jiǎn)述

3.1 純電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)模塊構(gòu)造

純電動(dòng)汽車(chē)的底盤(pán)模塊主要由三大部分組成：前懸總成帶動(dòng)力總成部件、電池包總成和后懸總成。其中前懸總成帶動(dòng)力總成部件結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，這也是本文的主要研究對(duì)象，某車(chē)企的純電動(dòng)汽車(chē)的前懸總成帶動(dòng)力總成如下圖1所示：

3.2 純電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)合裝工藝

純電動(dòng)汽車(chē)的底盤(pán)合裝是指將上述三大部分用托盤(pán)輸送至合裝工位，通過(guò)托盤(pán)夾具被舉升，或者承載車(chē)身的吊具下降，完成底盤(pán)總成件與車(chē)身結(jié)合的工藝過(guò)程，底盤(pán)合裝輸送通常有4種方式：AGV小車(chē)、RGV臺(tái)車(chē)、滾床滑橇、可升降摩擦滑板。以AGV小車(chē)為例，其主要步驟：底盤(pán)部件總成輸送至底盤(pán)線合裝工位→AGV小車(chē)舉升→底盤(pán)與車(chē)身結(jié)合→擰緊→AGV駛出合裝工位。

4 純電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)合裝策略分析

開(kāi)展總裝同步工程工作中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)要同步進(jìn)行，兩者都不可偏廢。新車(chē)型的底盤(pán)部件結(jié)構(gòu)和布置，關(guān)系到現(xiàn)有的生產(chǎn)條件是否能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，所以，新車(chē)型共線共設(shè)備生產(chǎn)策略是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段必須遵循的原則，

某車(chē)企產(chǎn)線采用的是一臺(tái)雙舉升AGV、一臺(tái)單舉升AGV布置結(jié)構(gòu)，這就要求底盤(pán)模塊之間的合裝邏輯應(yīng)與現(xiàn)生產(chǎn)線一致，前懸總成帶高壓動(dòng)力部件和后懸總成兩個(gè)模塊在同一臺(tái)雙舉升AGV小車(chē)上完成合裝后，電池包總成在下一臺(tái)單舉升AGV小車(chē)上進(jìn)行合裝。然后以現(xiàn)有設(shè)備數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在不更改設(shè)備或者局部改制的情況下實(shí)現(xiàn)共線生產(chǎn)，主要考慮以下幾個(gè)方面：

①前副車(chē)架托盤(pán)工裝上的定位和支撐方式;②動(dòng)力總成在托盤(pán)工裝上的定位和支撐方式;③合裝托盤(pán)工裝與車(chē)身的定位關(guān)系;④雙舉升AGV的軸距變化范圍與新車(chē)型的軸距關(guān)系是否匹配，一般雙舉升AGV的伸縮行程范圍都大于車(chē)輛的軸距。

5 純電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)合裝虛擬驗(yàn)證

在設(shè)計(jì)階段，運(yùn)用CATIA 軟件中DMU 裝配模塊進(jìn)行零部件虛擬拆裝分析、工具使用方便性及運(yùn)動(dòng)件布置合理性分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)及裝配問(wèn)題，及時(shí)修改數(shù)據(jù)，有效提高實(shí)車(chē)試制時(shí)的裝配效率，降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，減少設(shè)計(jì)變更成本。[2]對(duì)于底盤(pán)合裝過(guò)程虛擬驗(yàn)證可以在設(shè)計(jì)前期充分驗(yàn)證合裝裝配的合理性。

5.1 底盤(pán)合裝裝配可行性校核

5.1.1 裝配通過(guò)性校核

純電動(dòng)汽車(chē)的底盤(pán)合裝通過(guò)性校核主要是分析AGV進(jìn)入合裝工位后，從舉升到擰緊完，這整個(gè)過(guò)程中，底盤(pán)總成件相對(duì)車(chē)身的運(yùn)動(dòng)軌跡是否可行、邊界匹配間隙是否合理，基于CATIA的DMU模塊，生成前懸?guī)?dòng)力總成的合裝工藝路徑，生成運(yùn)動(dòng)軌跡間隙報(bào)告，如圖2。如果發(fā)現(xiàn)裝配運(yùn)動(dòng)間隙不符合裝配間隙要求（≥20mm）則需要修改零部件數(shù)模或者修改裝配流程。

5.1.2 工具空間校核

工具空間校核主要是分析底盤(pán)合裝在AGV舉升完后，擰緊總成件與車(chē)身連接的安裝點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)力矩，利用現(xiàn)場(chǎng)的工具數(shù)據(jù)，模擬實(shí)際裝配手法，分析打緊螺栓是否有足夠的裝配空間，如圖3。前副車(chē)架與車(chē)身縱梁的連接點(diǎn)工具與橫向穩(wěn)定桿的最小間距為0.314mm，工具使用基本干涉，通過(guò)更改橫向穩(wěn)定桿的X向位置，保證與接桿的間隙達(dá)到5mm以上。

5.1.3 人機(jī)工程校核

員工在高工位裝配零部件時(shí)，需對(duì)手臂操作空間可達(dá)性進(jìn)行校核，避免員工勉強(qiáng)作業(yè)或者增加不必要的塌臺(tái)，要求最高操作距離≤1900mm。對(duì)于合裝工位部分螺栓的安裝位置容易超出人眼可視范圍，兩眼焦點(diǎn)區(qū)域，分析員工裝配時(shí)裝配位置是否可見(jiàn)，避免員工盲裝作業(yè)，需要人員仰視作業(yè)，頭的仰視角度需≤30°仰視角度過(guò)高容易造成操作員頸部疲勞、頸椎增生，如圖4所示，人機(jī)在可接受范圍內(nèi)。

5.2 底盤(pán)合裝裝配尺寸鏈校核

尺寸精度關(guān)系到產(chǎn)品的最終質(zhì)量，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，運(yùn)用三維公差分析軟件（3DCS、VSA等）對(duì)許多復(fù)雜的零部件進(jìn)行公差累積分析，評(píng)價(jià)可裝配性和可制造性。[4]底盤(pán)合裝的動(dòng)力總成與車(chē)身懸置偏孔量直接影響到合裝難度，以某純電動(dòng)汽車(chē)的前懸?guī)?dòng)力總成合裝基于VSA三維軟件進(jìn)行公差分析，根據(jù)前面裝配策略分析、定位要求，基于給定公差模擬出各種影響因素，一般選取5000次樣本的模擬分析，輸出分析結(jié)果，如圖5。

由圖5可知，懸置安裝孔與動(dòng)力框架螺栓X向相對(duì)差為±3.35，裝配時(shí)有3.35mm的干涉，懸置安裝孔與動(dòng)力框架螺栓Y向相對(duì)差為±2.87，裝配時(shí)有2.87mm的干涉，存在合裝過(guò)程干涉。在不影響產(chǎn)品性能的前提下（安裝螺桿為M12），通過(guò)改變左右懸置的安裝開(kāi)孔（如上圖），吸收X和Y向誤差，并同時(shí)更改懸置孔底部設(shè)計(jì)成臺(tái)階孔，提高合裝過(guò)程的動(dòng)力總成與車(chē)身自動(dòng)對(duì)中。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)某款純電動(dòng)汽車(chē)的底盤(pán)合裝過(guò)程的同步工程分析運(yùn)用進(jìn)行了總結(jié)和詳細(xì)解析，并給廣大讀者提供了關(guān)于總裝SE分析的思路和主要的活動(dòng)內(nèi)容。在新車(chē)型的設(shè)計(jì)階段，通過(guò)結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)線情況，進(jìn)行虛擬裝配和尺寸分析，可以有效降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，減少設(shè)計(jì)和工藝變更成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]高獻(xiàn)奎.總裝同步工程在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[D].湖南大學(xué)，2014.

[2]黃書(shū)珍.基于CATIA的虛擬裝配方法及應(yīng)用[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù)，2019，（9）：121-124.

[3]劉德柱，王海，郭永奇.基于VisVSA的底盤(pán)公差分析方法研究[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù)，2019，（7）：89-92.

[4]王廣慶，馬鐵利，李斌.總裝底盤(pán)合裝工位SE 分析的要點(diǎn)[J].汽車(chē)工藝與材料， 2018，（1）：22-26.