浅谈纯电动汽车总装底盘合装的同步工程应用

钟小剑　刘成　沈晓春　刘根根

摘 要：纯电动汽车的底盘合装继承了传统车型的高度集成化和复杂度的特点，本文结合实际项目经验和研究主流纯电动汽车底盘结构，重点通过纯电动汽车前悬带动力总成合装工艺进行SE分析，用以阐述总装SE在纯电动汽车产品开发中的应用知识。

关键词：纯电动汽车;同步工程;底盘合装

1 引言

当前我国纯电动汽车发展突飞猛进，行业竞争日益激烈，为达到更短的周期、更低的成本、更优竞争力的产品，必须保证新品研发各子系统协同工作，尽早把问题暴露在设计阶段。本文通过某车企的纯电动汽车新产品研发过程中的底盘合装为例，结合实际的生产线情况，进行虚拟装配和尺寸链分析，论述了总装同步工程的分析要点及其运用。

2 同步工程的基本概念

同步工程（SE，Simultaneous Engineering or Synchronization Engineering），又称并行工程：“对整个产品开发过程产品的各个子系统同步开发，产品与工艺、工装的开发，产品与质量目标同步规划，是开发者从概念开始就考虑其他子系统的接口和需求，考虑后续工艺和工装的水平和能力，考虑质量目标的实现要求，即开发时就考虑到整车产品生命周期内的所有因素的一种系统方法。”[1]SE同步工程的应用可以提高产品质量，降低开发成本，缩短开发周期。

3 纯电动汽车总装底盘合装工艺简述

3.1 纯电动汽车底盘模块构造

纯电动汽车的底盘模块主要由三大部分组成：前悬总成带动力总成部件、电池包总成和后悬总成。其中前悬总成带动力总成部件结构最为复杂，这也是本文的主要研究对象，某车企的纯电动汽车的前悬总成带动力总成如下图1所示：

3.2 纯电动汽车底盘合装工艺

纯电动汽车的底盘合装是指将上述三大部分用托盘输送至合装工位，通过托盘夹具被举升，或者承载车身的吊具下降，完成底盘总成件与车身结合的工艺过程，底盘合装输送通常有4种方式：AGV小车、RGV台车、滚床滑橇、可升降摩擦滑板。以AGV小车为例，其主要步骤：底盘部件总成输送至底盘线合装工位→AGV小车举升→底盘与车身结合→拧紧→AGV驶出合装工位。

4 纯电动汽车底盘合装策略分析

开展总装同步工程工作中，产品设计和工艺设计要同步进行，两者都不可偏废。新车型的底盘部件结构和布置，关系到现有的生产条件是否能实现生产，所以，新车型共线共设备生产策略是产品开发阶段必须遵循的原则，

某车企产线采用的是一台双举升AGV、一台单举升AGV布置结构，这就要求底盘模块之间的合装逻辑应与现生产线一致，前悬总成带高压动力部件和后悬总成两个模块在同一台双举升AGV小车上完成合装后，电池包总成在下一台单举升AGV小车上进行合装。然后以现有设备数据为基础，在不更改设备或者局部改制的情况下实现共线生产，主要考虑以下几个方面：

①前副车架托盘工装上的定位和支撑方式;②动力总成在托盘工装上的定位和支撑方式;③合装托盘工装与车身的定位关系;④双举升AGV的轴距变化范围与新车型的轴距关系是否匹配，一般双举升AGV的伸缩行程范围都大于车辆的轴距。

5 纯电动汽车底盘合装虚拟验证

在设计阶段，运用CATIA 软件中DMU 装配模块进行零部件虚拟拆装分析、工具使用方便性及运动件布置合理性分析，可以及时发现设计及装配问题，及时修改数据，有效提高实车试制时的装配效率，降低研发风险，减少设计变更成本。[2]对于底盘合装过程虚拟验证可以在设计前期充分验证合装装配的合理性。

5.1 底盘合装装配可行性校核

5.1.1 装配通过性校核

纯电动汽车的底盘合装通过性校核主要是分析AGV进入合装工位后，从举升到拧紧完，这整个过程中，底盘总成件相对车身的运动轨迹是否可行、边界匹配间隙是否合理，基于CATIA的DMU模块，生成前悬带动力总成的合装工艺路径，生成运动轨迹间隙报告，如图2。如果发现装配运动间隙不符合装配间隙要求（≥20mm）则需要修改零部件数模或者修改装配流程。

5.1.2 工具空间校核

工具空间校核主要是分析底盘合装在AGV举升完后，拧紧总成件与车身连接的安装点，根据设计力矩，利用现场的工具数据，模拟实际装配手法，分析打紧螺栓是否有足够的装配空间，如图3。前副车架与车身纵梁的连接点工具与横向稳定杆的最小间距为0.314mm，工具使用基本干涉，通过更改横向稳定杆的X向位置，保证与接杆的间隙达到5mm以上。

5.1.3 人机工程校核

员工在高工位裝配零部件时，需对手臂操作空间可达性进行校核，避免员工勉强作业或者增加不必要的塌台，要求最高操作距离≤1900mm。对于合装工位部分螺栓的安装位置容易超出人眼可视范围，两眼焦点区域，分析员工装配时装配位置是否可见，避免员工盲装作业，需要人员仰视作业，头的仰视角度需≤30°仰视角度过高容易造成操作员颈部疲劳、颈椎增生，如图4所示，人机在可接受范围内。

5.2 底盘合装装配尺寸链校核

尺寸精度关系到产品的最终质量，在产品开发阶段，运用三维公差分析软件（3DCS、VSA等）对许多复杂的零部件进行公差累积分析，评价可装配性和可制造性。[4]底盘合装的动力总成与车身悬置偏孔量直接影响到合装难度，以某纯电动汽车的前悬带动力总成合装基于VSA三维软件进行公差分析，根据前面装配策略分析、定位要求，基于给定公差模拟出各种影响因素，一般选取5000次样本的模拟分析，输出分析结果，如图5。

由图5可知，悬置安装孔与动力框架螺栓X向相对差为±3.35，装配时有3.35mm的干涉，悬置安装孔与动力框架螺栓Y向相对差为±2.87，装配时有2.87mm的干涉，存在合装过程干涉。在不影响产品性能的前提下（安装螺杆为M12），通过改变左右悬置的安装开孔（如上图），吸收X和Y向误差，并同时更改悬置孔底部设计成台阶孔，提高合装过程的动力总成与车身自动对中。

6 结语

根据对某款纯电动汽车的底盘合装过程的同步工程分析运用进行了总结和详细解析，并给广大读者提供了关于总装SE分析的思路和主要的活动内容。在新车型的设计阶段，通过结合实际的生产线情况，进行虚拟装配和尺寸分析，可以有效降低研发风险，减少设计和工艺变更成本。

参考文献：

[1]高献奎.总装同步工程在产品开发中的应用[D].湖南大学，2014.

[2]黄书珍.基于CATIA的虚拟装配方法及应用[J].汽车实用技术，2019，（9）：121-124.

[3]刘德柱，王海，郭永奇.基于VisVSA的底盘公差分析方法研究[J].汽车实用技术，2019，（7）：89-92.

[4]王广庆，马铁利，李斌.总装底盘合装工位SE 分析的要点[J].汽车工艺与材料， 2018，（1）：22-26.