启飞汽车

摘要

    电动汽车与传统燃油汽车生产的装配工艺相比, 电动汽车既有其特殊性, 又与传统燃油汽车有共同之处, 在新生产线规划或是原有生产线投产改造规划阶段, 企业都应充分分析两者的工艺不同点, 努力实现两种车型的混线生产。本文就电动汽车与传统汽车混线生产方式, 主要介绍了电动汽车在已有传统燃油汽车生产线上进行生产的工艺可行性分析需要考虑的影响因素进行分析。

一、前言

    相对于传统燃油汽车, 电动汽车完全由可充电电池 (如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池) 提供动力源, 目前大多采用锂离子电池, 采用电动机驱动。电动汽车的主要差异零部件有:电池组总成、驱动电动机、减速器、车载充电机、高压配电盒、电机控制器、DCDC转换器、充电口总成、电动转向机总成和电动空调总成等。在进行与传统燃油汽车混线生产的工艺可行性分析时, 需要将这些零部件安排到适合的线体及工位进行装配, 提前发现产品与现有工艺装备的不适应, 及时改造或新增工艺装备以达到混线生产的目的。本文以四驱纯电动乘用车为例进行总装工艺可行性分析的展开, 在总装车间原生产线进行装配生产, 需要对总装生产工艺装备进行相应补充和改造。

二、汽车总装生产的主要工艺流程

    汽车总装生产的主要装配线有内饰工段、底盘工段、组装工段、内外装检查工段和检测线及路试等。主要生产任务是负责整车条形VIN码、整车铭牌的打刻粘贴、各种线束、各种管路、地毯、前后风挡玻璃、仪表总成、动力总成、前后悬架等底盘系统、座椅总成、各种油水加注、电子防盗锁的匹配, 以及负责整车出厂前的安全、环保性能及密封性能检测, 故障排除、重试等质量控制。
 

图1 汽车总装生产的主要工艺流程

三、电动汽车总装工艺可行性分析的前提

    进行电动汽车工艺可行性分析, 首先要了解该电动汽车车型的特殊工艺, 相对于传统燃油汽车生产线的变化点, 包括但不限于以下内容:车型的主要构成、车型外廓尺寸的长宽高、前后轮距、轴距、前悬、后悬的尺寸以及电池组总成、驱动电动机、减速器等电动汽车特有的零部件特征 (如外形尺寸、重量) 等相应的参数;其次要明确电动汽车车型的生产大纲, 要明确总装车间规划的目标总产能/年, 开发的该具体车型的量产纲领, 从而进一步分析怎样开展生产线改造建设能够满足生产纲领, 并明确所采用的工作制和后续规划中的车型与现在正开发车型混线生产情况;最后按照总装的工艺流程开展工艺可行性分析的工作。

四、电动汽车工艺可行性分析

    以下主要针对电动汽车在已有传统燃油汽车生产线体上生产的混线生产工艺可行性分析, 全新线体在建设时可以进行借鉴。

(1)电池组总成的存放

    为更好发挥电池组的性能, 做好电池组的相关存储、维护保养工作显得非常重要。对于存储有以下要求:长期存储前尽量保证电池或电池组的SOC≥50%;每间隔3个月对电池进行一次充放电, 保证电池的SOC≥50%;存储在-10℃~45℃;存储在干燥、通风、阴凉的环境中, 避免阳光直射、高温、高湿、腐蚀性气体、剧烈震动等状况;禁止堆垛, 电池组不允许堆垛;禁止在连接着负载或隐性负载的状态下存储, 即禁止在存储的时候有任何形式的放电行为等等。

(2)车身物流

    由于车身骨架在电动车车身上与传统车身变化不大, 且焊装车间一般共线生产, 因此车身物流分析同传统车型。重点分析车身输送用定位支撑孔, 支撑结构, 定位点, 为满足车身在已有生产线体输送, 新车型必须设计与现产车型统一的车体输送用定位支撑孔尺寸, 以减少后期由车型不同引起的线体改造, 方便各线体输送设备与线体吊具转接定位输送。重点针对从涂装车间至总装车间采用的PBS输送线、内饰输送线、底盘输送线、组装输送线结构形式及各线体转接位置结构形式等进行车身物流分析。

(3)零部件的物流

    要针对电动汽车车型设计通畅的物流通道, 依据各生产线体节拍和零部件的体积、重量和所在线体位置以及所占工位面积, 策划车间内物流方案。对体积大重量大的总成要考虑储存面积, 如:仪表板、顶蓬、电池组总成、驱动电动机、减速器、车载充电机、高压配电盒、电机控制器、轮胎、前后杠等, 要方便叉车、电瓶车运输, 对重量大的总成要采用轻型手拉吊车搬运, 对中小零件用电瓶车直接送到工位。物流运输要满足生产节拍要求。
 

(4)设备工装分析

    针对电动汽车的生产对总装生产输送线吊挂转接设备、工装及重要装配工位辅助工装进行详细工艺分析。

(5)车身输送设备工装

    前期策划制造事业部总装车间生产是否多车型, 车身输送设备工装是否满足多车型生产, 各项目组必须设计统一车身输送用定位尺寸, 新增电动汽车车型需保证一致的车身输送定位尺寸。

(6)内饰线设备工装

    VIN码和铭牌打刻机、车门分装线吊具、仪表板分装工装定位方式能否满足要求, 或通过改造能否满足要求。

(7)底盘线设备工装

    a.分析新增电动汽车车型前悬架、驱动电机、减速器结构, 考虑原前悬、动力总成分装支撑定位能否满足要求, 如不能满足, 提出改造方案, 根据实践经验, 底盘分装工位驱动电动机与减速器及悬置总成等, 可在传统车动力总成分装改造完成, 发动机与变速器支撑沿工装四周布置, 电动汽车驱动电动机与减速器支撑布置在工装中间处, 两种车型基本上无空间干扰因素。改造后能否满足要求;
    b.分析新增电动汽车车型后悬架结构, 考虑后悬分装支撑定位能否满足要求, 如不能满足, 提出改造方案, 改造方案与前悬类似, 改造后能否满足要求;
    c.分析新增电动汽车车型前悬架分装总成、后悬架分装总成与车身合装的举升工装的装配方式, 定位结构是否满足装配要求, 生产节拍要求。否则提出改造方案。
    d.分析新增电动汽车车型电池组总成与车身的装配方式, 一般需新增举升小车及举升工装, 并重新布置底盘装配线工位实现电池组总成的装配, 不能实现的需要改造加长底盘线以实现。因此在新建生产线规划过程中需考虑的是, 底盘电池合装工位数比传统车工位数多, 此处需预留工位。

(8)总装线油液加注设备

    电动汽车相对与传统燃油汽车取消了燃油、防冻液及转向助力液的加注, 相对来说油液加注工艺这方面是较容易实现的。整车油液加注口尺寸必须平台化, 杜绝由于加注口尺寸不同, 增加转接头, 增加操作工时的情况, 要符合加注设备加注枪的密封尺寸, 设备真空度技术参数和加注时间能否满足生产节拍要求。

(9)电动汽车下线静态检测

    电动汽车整车装配完成后需进行三电系统下线检测, 检测内容包括以下两个方面:上电测试和充电测试。
    上电测试需考虑合适工位或是场地实现;充电测试, 电动汽车一般都有快充和慢充两种充电方式, 因此充电测试时需进行两方面的测试工艺分析, 慢充一般利用车辆自带的充电枪进行充电测试, 根据车辆的要求是否需要新增专用充电桩电源还是可直接利用车间的生产电源, 如需新增, 则要考虑新建充电桩的场地及数量, 以方便电动车的充电测试和满足生产节拍。快充则必须新建高压直流充电站进行充电测试, 需要考虑场地及数量, 以方便电动车的充电测试和满足生产节拍, 同时需要考虑高压安全的防护, 防止发生触电事故。总之, 还要考虑慢充与快充的充电测试在整车的生产工艺流程中是一个流, 是顺畅的, 避免车辆流转的路程及周期的增加。

(10)机能检测调整线

    电动汽车四轮定位仪、侧滑、制动试验、动态检测及最终检测与传统车型基本相同, 只是省略了尾气的检测工序。需分析检测线硬件系统、软件系统能否满足电动车车型检测要求, 或改造升级后能否满足生产要求。
    淋雨试验因为产品构造问题在工艺上有所不同。相比汽油车而言, 出现后仓漏水后, 电动车返工量极大, 且需俩人拆卸及装配电池。为杜绝此种情况, 在产品设计阶段建议工程师预留后备箱电池处的底板出水孔, 同时在淋雨工段末端设置一倾斜装置, 让雨水从整车中漏出。

(11)总装配工艺过程

    工艺过程分析主要依据产品工程及项目组输入的项目立项报告、整车零部件EBOM表、产品详细3D/2D数据、装配流程等产品资料, 结合现有车型工艺流程针对关键工序及特殊工艺进行详细分析。从4M1E (人、机、料、法、环) 等方面进行分析, 按照线体从车身上线开始到整车下线针对电动车相对与传统燃油车的产品变化点进行逐个工序的排查和校核, 包括动力系统、加注工艺、玻璃涂胶等项目的分析。

(12)总装工艺分析信息交流反馈

    经过以上对物流运输、设备工装及生产工艺过程的工艺分析过程, 已经发现了产品存在的一些不合理, 无法通过设备改造实现或造成生产组织比较复杂的问题, 需要将产品的主要定位参数与现有车型平台化, 如:车身输送用定位参数, 动力总成前悬架定位参数, 后悬架定位参数等, 满足多车型柔性化生产。

五、工艺分析结论

    针对以上工艺分析过程, 列出电动汽车在新结构、新功能、新工艺、新技术方面在原生产线体排布和设备工装上的要求与传统燃油汽车车型的不同点并识别问题进行对策建议, 最后做出工艺的可行性分析结论。主要包括以下方面:
(1)差异性分析, 电动汽车与传统燃油汽车车型的对比分析, 尤其是设备、工装、工艺流程的差异性分析;
(2)结合差异分析结论进行问题的识别, 详细说明问题点是什么, 是什么不适用, 不能满足生产需求;
(3)针对识别的问题制定相应的方案或对策建议措施, 至少2条, 并经过多方多次评审和论证;
(4)从现场生产环境、能源消耗、污染物排放方面进行环保的特殊要求分析。

六、设备工装改造方案和投资预算

    根据工艺分析结论提出问题点, 涉及设备工装改造的项目, 需各线体负责人全面分析电动汽车在生产中设备工装能否满足要求, 必要时可以组织产品、生产人员召开评审会议确认, 最后制定设备工装具体改造实施方案及投资预算。

七、结语

    不同的汽车制造企业对电动车的产品结构布置不尽相同, 电动车装配工艺的设计仍处于摸索阶段, 但电动车与传统燃油汽车混线生产的模式已成为未来发展的必然趋势。在现有生产线上实现电动汽车与传统燃油汽车混线生产时, 由于电动汽车与传统燃油汽车在工作原理、产品结构、零部件种类以及生产工艺流程等方面存在差异, 要求工艺策划人员在电动车设计时就要全面介入到新车型产品设计开发中, 实施工艺设计与产品设计同步进行, 做好电动车的工艺可行性分析和工艺设计开发, 会使电动汽车与传统燃油汽车混线的优势更为明显, 主要体现在以下几方面:能有效利用传统燃油汽车已有的生产线, 降低相关工装设备改造或新增的硬件投资, 提升混线生产工艺布置的合理性, 提高混线生产时的生产效率和产品质量控制, 缩短电动车的产品开发周期以及推向市场的时间, 为电动车从产品设计向市场进军提供有力保障。
 

作者：胡利杰  来源：汽车工业研究
 

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