对精益智造工厂某纯电动汽车电机悬置的装配分析

朱远钱　蒋常林

关键词：电机悬置；装配分析；降本增效

中图分类号：U466 文献标识码：A

０引言

电机悬置作为电动汽车动力总成连接车架的重要部件，起到支撑、限位和隔振作用，如果装配不到位，容易引起整车的抖动和噪声、影响电机的稳定性，严重时甚至会断裂脱落进而引起汽车失控，危胁驾驶员和行人的生命安全[1]。本文就某款纯电汽车的电机悬置特殊空间结构，结合精益智造工厂产线特点以及后续共线车型的空间结构，逐步分析，如何实现装配生产，并最大化利用工具以降低成本。

1 电机悬置装配现状及背景

1.1 电机悬置的结构和空间

电机悬置是用于减少并控制驱动电机总成振动的传递，并起到支承作用的汽车动力总成件[2]。其匹配优化的着眼点则应该是动力总成的扭矩，电机悬置系统首先应该具备足够的抗扭限位能力[3]。目前国内外厂商的纯电车型基本上都是使用简单有效的质心布置方式，其中绝大多数采用三点悬置，即整个电机悬置系统会分成3 个部分，从3 个位置连接驱动电机总成和副车架总成，这也是本文分析的新能源车型所采用的结构[4]。

这种结构要求在静止状态时，3 个电机悬置点Z 向受力接近相等，动力总成输出最大扭矩时3 个电机悬置点以Z 向受力为主，X 向和Y 向受力要尽量的小。同时，还要避免占用太多的前舱内X 向距离，以保证正碰和偏置碰时的吸能空间。更要综合考虑电机、副车架等相搭接匹配的零件，与周边其余零件的间隙空间。如此各种条件限制下，会导致电机悬置的装配空间狭小甚至不满足工具拧紧空间要求。

1.2 拧紧工具的分析

在选择螺栓拧紧工具时，应首先了解螺栓拧紧工具的基本原理及相关参数，根据零件的紧固件设计的扭矩范围来选择合适量程的工具。首要保证工具可以满足紧固零件的需求[5]，然后根据工具的结构特性，同时结合产品结构空间特性及装配效率、装配现场要求，选择合适的拧紧工具。对此，根据零件设计的状态和信息，经过调研分析，最终选择了目前市场上销售以及工厂内使用的大量程定扭拧紧电枪（图1）。

2 装配分析

2.1 零件装配顺序分析

汽车零件装配需要分析其位置以及其他零件的搭配关系，在满足该零件装配的同时也要确保不会影响其他零件装配，还要结合生产线的特性，以免降低装配生产效率。本文分析某款新能源车型的电机悬置，主要相关零件有驱动电机总成、副车架总成，电机悬置总成则分为电机左悬置、电机右悬置和电机后悬置（图2）。以这3 种零件为基座，其他零件有序地布置在其上，电机悬置螺栓紧固所需工具布置空间又大，所以副车架总成、驱动电机总成和电机悬置需优先装配。

2.2 装配操作路径分析

从工具使用方法上分析，电枪的拧紧方向为紧固件的轴向方向，需要紧固件轴向上有足够电枪和套筒放置的空间。从零件结构上分析，电机悬置可先与驱动电机总成装配再整体与副车架总成连接，也可先与副车架总成连接成整体再与驱动电机总成连接，还可将副车架总成和驱动电机总成放置到特定的分装台上后同时连接二者。3 种不同的装配顺序使得紧固件轴向上的空间也不尽相同（图3）。下面，进一步从以下3 种装配顺序分析操作路径。

（1）电机悬置先与驱动电机总成连接后与副车架总成连接（图3a）。电机悬置与驱动电机总成连接，螺栓拧紧轴向空间充足。再将之与副车架连接时，电机左悬置拧紧螺栓端空间满足但螺母端空间偏小，电机右悬置螺栓端和螺母端的空间都足够，而电机后悬置仅螺栓端满足，且电枪需要从转向机与副车架横梁之间穿过。

（2）电机悬置先与副车架总成连接后与驱动电机总成连接（图3b）。电机悬置与副车架总成连接，虽然空间充足，但是电机悬置位置可以绕螺栓轴转动，位置无法精准定位。因此不能提前拧紧紧固件，需要等驱动电机总成与电机悬置连接好之后才能拧紧。而电机悬置与副车架总成连接端的情况与装配顺序（1）一致，电机悬置与驱动电机总成连接端需要电枪摆至特定的角度才有足够的电枪拧紧空间。

（3）电机悬置同时连接到驱动电机总成与副车架总成（图3c）。该方式连接预紧时空间足够，拧紧时又与装配顺序（2）的拧紧情况一致。

综上，装配顺序（1）可以提前拧紧驱动电机总成侧的螺栓，空间充裕；顺序（2）和顺序（3）相差不大，电枪空间受限，需要从特定的角度拧紧。

3 方案分析

3.1 装配方案

根据零件和工具结构空间、装配路径，后续配置结构等，结合精益智造工厂产线节拍、工位布局、人员数量以及设备需求等方面进一步分析。装配方案如下。

（1）电机悬置先分装到驱动电机总成再吊装。即员工先将驱动电机总成吊到分装台上，将电机悬置连接预装到驱动电机总成，拧紧电机悬置连接驱动电机总成的紧固件扭矩。随后再分别将副车架总成和分装好悬置的驱动电机大总成吊到产线工位的托盘上，将电机悬置连接到副车架，最后拧紧电机悬置连接到副车架的紧固件扭矩。

（2）电机悬置先分装到副车架总成再吊装。即员工先将副车架总成吊到产线工位的托盘上，然后将电机悬置连接预装到副车架总成。随后将驱动电机总成吊到托盘，并将电机悬置连接预装到驱动电机总成上，最后拧紧电机悬置所有紧固件扭矩。

（3）先吊装再拼装电机悬置。即员工先将副车架总成和驱动电机总成都吊装到产线工位的托盘上，然后拿电机悬置连接预装到副车架总成和驱动电机总成，最后打紧电机悬置所有紧固件扭矩。

降本增效是企业经营发展过程中的一个永恒主题，企业能否长远的发展，最重要的一点就是如何降低成本，使企业效益最大化。为贯彻落实降本增效方针，同时保证装配生产节拍以及效率，需要所增加的工位和设备的布局满足后续类似结构车型的生产需求，做到同一产线能够兼容生产多款车型及其多种配置，以实现精益智造工厂的多种类、小批量以及高效率生产模式。根据后续三点式电机悬置车型的设计空间结构（图4），在电机悬置同时连接上驱动电机总成和副车架总成后，电机后悬置在驱动电机总成侧的3 个紧固点，以及电机左悬置在驱动电机总成侧的最靠下边那一个紧固点，工具空间是不足的。必须要在电机悬置、驱动电机总成和副车架总成连接一体之前，先将其紧固好扭矩，由此可排除方案（2）和方案（3）。

针对方案（1）进一步分析。

装配方式A ：在分装台预装3 个电机悬置到驱动电机总成并紧固扭矩，然后到工位托盘将电机悬置与副车架总成连接并紧固。

装配方式B ：在分装台预装3 个电机悬置到驱动电机总成，但只紧固电机左悬置和电机后悬置的螺栓扭矩；到工位托盘连接副车架总成之后，再紧固电机右悬置在驱动电机总成侧的螺栓扭矩与副车架总成侧的螺栓扭矩。

装配方式C ：在分装台预装电机左悬置和电机后悬置到驱动电机总成并紧固扭矩；然后到工位托盘预装电机右悬置到驱动电机总成，并将3 个电机悬置与副车架总成连接；最后紧固剩余紧固点扭矩。

装配方式D ：在分装台预装电机左悬置和电机后悬置到驱动电机总成，并紧固电机后悬置在驱动电机总成侧的三个紧固点，以及电机左悬置在驱动电机总成侧的最靠下边一个紧固点扭矩；然后到工位托盘预装电机右悬置到驱动电机总成，并将3 个电机悬置与副车架总成连接，最后紧固剩余紧固点扭矩。各方案成本需求见表1。

其中托盘沿用产线在用的改造支撑和定位即可，且是所有方案所必须的，另做考虑。各装配方式的成本综合对比考虑，装配方式B 最优，故选择在分装台预装3 个电机悬置到驱动电机总成。但只紧固电机左悬置和电机后悬置的螺栓扭矩，到工位托盘连接副车架总成之后，再紧固电机右悬置在驱动电机总成侧， 螺栓扭矩和在副车架总成侧螺栓扭矩的装配方案。

3.2 设计防螺母跟转工装

方案既定，但想提高装配效率还需解决一个问题。由于紧固结构的设计是通孔用穿螺栓搭配螺母的紧固方式，电枪拧紧螺栓一端时螺母一端会跟转，这就需要设计一个工装防螺母跟转。若是设计在抗扭臂上增加工装夹具，加之本来电枪就比较笨重，会使得电枪使用过程中不好操控，所以需要考虑一种简单轻便又实用的工装。

该工装结构如图5所示。铁柱焊接到抗扭臂连接板上，尾端焊接一块挡板防止扳手掉落；套筒扳手作用于螺母，卡在铁柱上防止跟转；扳手上设计有一根弹簧连接一个夹子，可夹到电机悬置的安装支架上防止套筒脱出螺母。如此一个简单实用的工装就有效地解决了螺母跟转的问题。

4 结束语

本文介绍了对于某款车型电机悬置的分析，从了解电机悬置的两件结构和极其相关零件的空间布局，到拧紧工具的选择，继而分析装配顺序和路径，找出可行的装配方案。在针对跟转问题时可设计简单的工装辅助装配，做到降本增效实现高效装配生产的目的。希望读者通过阅读本文，能够了解到零件分析的一种思路，在实际应用上有一定的帮助。

作者简介：

朱远钱，本科，助理工程师，研究方向为物理学。

蒋常林，本科，高级工程师，研究方向为机械电子工程。