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東風(fēng)汽車 | 某電動(dòng)汽車動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔問(wèn)題分析與改善
2020-04-09 22:43:04· 來(lái)源：電動(dòng)學(xué)堂
作者單位：東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心引言目前，國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車發(fā)展，從動(dòng)力技術(shù)上來(lái)說(shuō)主要分為三種類型：純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車和棍合動(dòng)力汽車。純電動(dòng)汽車完全由
作者單位：東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心
引言
目前，國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車發(fā)展，從動(dòng)力技術(shù)上來(lái)說(shuō)主要分為三種類型：純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車和棍合動(dòng)力汽車。純電動(dòng)汽車完全由蓄電池提供動(dòng)力；燃料電池汽車以燃料電池作為動(dòng)力源，利用燃料和氧化劑在催化劑作用下直接經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能；混合動(dòng)力汽車則采用內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)兩種動(dòng)力，將內(nèi)燃機(jī)與儲(chǔ)能器件通過(guò)先進(jìn)控制系統(tǒng)相結(jié)合。某主機(jī)廠新型純電動(dòng)汽車首次搭載自主電驅(qū)動(dòng)模塊，電池電量為49.1kW·h，續(xù)駛里程35lkm，且首次與A、B、C等多平臺(tái)8車型混流生產(chǎn)裝配，正常生產(chǎn)的工藝節(jié)拍為109s(33JPH）。動(dòng)力電池作為電動(dòng)車關(guān)鍵總成，總質(zhì)量約為360kg，固定點(diǎn)12個(gè)，分別與車身及動(dòng)力電池后者支架連接，螺栓力矩為100N•m。該車型在上線初期，動(dòng)力電池合裝過(guò)程中問(wèn)題眾多，停線頻繁，對(duì)工廠正常的淚流生產(chǎn)造成了嚴(yán)重影響。在總裝裝配過(guò)程中，動(dòng)力電池合裝到車身上時(shí)涉及零件多，尺寸鏈復(fù)雜，尺寸精度控制要求高、難度大，通過(guò)對(duì)車間節(jié)拍和停線原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)動(dòng)力電池合裝工位節(jié)拍為152s嚴(yán)重超出了正常節(jié)拍。在總裝工藝設(shè)計(jì)中要求動(dòng)力電池在底盤(pán)線進(jìn)行合裝，其合裝節(jié)拍是否滿足工藝要求直接關(guān)系著整個(gè)車型項(xiàng)目能否順利實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。本文采用帕累托圖及魚(yú)刺圖分析，找出了影響動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔的重要因素，通過(guò)對(duì)各要因進(jìn)行一一對(duì)策，徹底解決了動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔現(xiàn)象，使得該車型動(dòng)力電池合裝時(shí)能夠精確定位，降低了裝配工時(shí)，圓滿達(dá)到了該工位工藝節(jié)拍目標(biāo)。
1項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容
1.1問(wèn)題現(xiàn)狀
某車型在上線初期，在動(dòng)力電池合裝工位出現(xiàn)了多頻次長(zhǎng)時(shí)間停線，該工位工藝節(jié)拍為152s0經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，動(dòng)力電池在合裝過(guò)程中不滿足工藝節(jié)拍的關(guān)鍵因素是動(dòng)力電池存在錯(cuò)孔，主要部位有兩類：一是動(dòng)力電池包與車身錯(cuò)孔，如圖1所示；二是動(dòng)力電池包與后安裝支架錯(cuò)孔，如圖2所示。
動(dòng)力電池包與車身錯(cuò)孔動(dòng)力電池與車身之間的定位方式采用圓孔＋長(zhǎng)圓孔，車身上有定位銷軸，動(dòng)力電池上有定位孔。動(dòng)力電池包與車身安裝點(diǎn)有10個(gè)，分別位于前地板橫梁、左右邊縱梁處，動(dòng)力電池包與后安裝支架安裝點(diǎn)有2個(gè)，后安裝支架通過(guò)2個(gè)M10螺栓固定在車身上，如圖3所示。
1.2問(wèn)題分析
對(duì)車間節(jié)拍和停線原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)動(dòng)力電池合裝工位節(jié)拍為152s，嚴(yán)重超出了正常節(jié)拍109s(33JPH）。通過(guò)帕累托圖分析停線日?qǐng)?bào)，發(fā)現(xiàn)動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔是影響節(jié)拍的最重要因素，如圖4所示。
通過(guò)魚(yú)刺圖對(duì)所有可能造成錯(cuò)孔的因素一一進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)4項(xiàng)要因，分別為動(dòng)力電池包螺栓孔徑容錯(cuò)不足、自車身合拼變形、動(dòng)力電池后支架定位孔失效、后支架與車身尺寸放大到電池，如圖5所示。
1.2.1電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析
1.電池框架調(diào)查
通過(guò)實(shí)際測(cè)量電池包外邊框上下板同軸度偏差量為0～0.1mm，如圖6所示，滿足設(shè)計(jì)定義，該因素屬于非要因。
2.電池包螺栓安裝孔處外邊框焊接搓板調(diào)查
電池包螺栓安裝孔處上下兩層銅板之間有支撐導(dǎo)套，確保動(dòng)力電池緊固強(qiáng)度，如圖7所示。若上下銅板孔與導(dǎo)套孔出現(xiàn)錯(cuò)孔，會(huì)降低電池包安裝孔容錯(cuò)性。通過(guò)目視和觸摸，發(fā)現(xiàn)外板安裝孔與導(dǎo)套無(wú)錯(cuò)孔現(xiàn)象，此因素為非要因，可以不采取對(duì)策。
3.動(dòng)力電池螺栓與電池包外尺寸鏈計(jì)算錯(cuò)孔風(fēng)險(xiǎn)
動(dòng)力電池螺栓直徑為M12mm，而電池包外框安裝孔徑為16mm，經(jīng)零部件尺寸鏈計(jì)算單邊應(yīng)為3mm，高于設(shè)計(jì)定義2mm，錯(cuò)孔風(fēng)險(xiǎn)25%，容錯(cuò)能力差，為動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔的主要因素之一，需要增大孔徑，如圖8所示。
4.電池包安裝孔位置尺寸調(diào)查
通過(guò)核查動(dòng)力電池包質(zhì)量檢查報(bào)告，電池安裝孔尺寸精度符合設(shè)計(jì)要求，如圖9所示。
1.2.2車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解析
1）車身前、后地板尺寸精度調(diào)查
通過(guò)3D測(cè)量車身前、后地板尺寸，結(jié)果顯示自車身測(cè)量結(jié)果正常，符合設(shè)計(jì)定義，可排除該因素影響，如圖10所示。
2）運(yùn)輸過(guò)程分析
對(duì)比動(dòng)力電池各階段運(yùn)輸前和運(yùn)輸后，中部支撐無(wú)變形現(xiàn)象，因此可排除該因素影響。
3）車身合拼過(guò)程分析
車身焊接前和焊接后對(duì)比，變形嚴(yán)重，分析原因?yàn)楹附友赜脢A具中部定位不足，如圖11所示，該因素為動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔的主要因素之一。
1.2.3后安裝支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解析
1）后安裝支架尺寸
自然狀態(tài)下，測(cè)量后安裝支架零件3D坐標(biāo)尺寸，結(jié)果正常，如圖12所示。
2）后安裝支架安裝孔
后安裝支架有4個(gè)安裝孔，屬于過(guò)定位，造成中間兩個(gè)裝配孔定位失效，如圖13所示，該因素為動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔的主要因素之一。
3）定位孔安裝面剛度分析
安裝平面板厚2mm，由于零件結(jié)構(gòu)定義平面尺寸會(huì)放大到電池，如圖14所示。該因素為動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔的主要因素之一。
采用魚(yú)刺圖從人機(jī)料法環(huán)等多方面對(duì)動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔的所有可能因素進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)電池包螺栓孔徑容錯(cuò)不足、自車身合拼過(guò)程變形、后安裝支架定位孔定位失效、后安裝支架車身安裝平面尺寸放大到電池，是造成動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔的主要因素。
2解決方案及實(shí)施效果
對(duì)影響動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔的所有零部件因素進(jìn)行逐一分析，通過(guò)新增工裝檢具確保關(guān)鍵零部件總成來(lái)貨質(zhì)量，增加自車身夾具定位功能，調(diào)整動(dòng)力電池后支架裝配順序等一系列措施，從零部件來(lái)貨、檢查、裝配等環(huán)節(jié)管控動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔問(wèn)題。
2.1動(dòng)力電池包因素對(duì)策
1）對(duì)策一：安裝孔直徑由16mm增大至17mm。
2）對(duì)策二：沖壓件補(bǔ)償、保證安裝孔位置精度。
3）對(duì)策三：定位孔雙層板采用一大一小焊接，保證孔徑。
2.2車身因素對(duì)策
地板運(yùn)輸過(guò)程中增加中部支撐，保證運(yùn)輸過(guò)程不變形。因動(dòng)力電池布置需要，車身地板中間無(wú)橫梁進(jìn)行Y向固定，導(dǎo)致左右側(cè)地板間缺乏足夠的剛度。在地板運(yùn)輸過(guò)程中，容易造成地板變形，動(dòng)力電池安裝孔Y向尺寸超差。因此，在地板運(yùn)輸過(guò)程中增加中部支撐，保證Y向剛度，如圖16所示。
2.3動(dòng)力電池后支架因素對(duì)策
1）對(duì)動(dòng)力電池安裝支架的定位原理和定位方式進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)支架與車身橫梁連接的兩個(gè)中部吊耳支架意義不大，取消中部吊耳，優(yōu)化作業(yè)空間。
2）優(yōu)化動(dòng)力電池后支架作業(yè)順序。原順序左右順序?yàn)閿Q緊動(dòng)力電池后支架與車身連接螺栓→擰緊動(dòng)力電池與動(dòng)力電池后支架連接螺栓。優(yōu)化后作業(yè)順序?yàn)轭A(yù)帶動(dòng)力電池后支架與車身連接螺栓→擰緊動(dòng)力電池與動(dòng)力電池后支架連接螺栓→擰緊動(dòng)力電池后支架與車身連接螺栓，如圖17所示，裝配順序由1234調(diào)整為3412。
2.4方案實(shí)施效果
分別對(duì)動(dòng)力電池包、車身、動(dòng)力電池后支架實(shí)施以上措施后，白車身電池安裝點(diǎn)精度正常，電池包孔徑及孔位檢測(cè)正常，電池合裝效果確認(rèn)正常，如圖18所示。結(jié)合裝配工藝改進(jìn)及定位結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，PT階段同步實(shí)施后，有效解決了動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔問(wèn)題，避免了因質(zhì)量缺陷而停產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，確保新車SOP按節(jié)點(diǎn)順利進(jìn)行。
3結(jié)論
本文通過(guò)節(jié)拍統(tǒng)計(jì)法和帕累托圖等質(zhì)量分析方法，尋找影響動(dòng)力電池合裝節(jié)拍的最關(guān)鍵因素，采用魚(yú)刺圖從人機(jī)料法環(huán)等多方面對(duì)動(dòng)力電池合裝錯(cuò)孔的所有可能因素進(jìn)行分析、驗(yàn)證，尋找要因并列出對(duì)策計(jì)劃逐一落實(shí)改善，解決了某電動(dòng)汽車大批量生產(chǎn)的瓶頸問(wèn)題，同時(shí)動(dòng)力電池設(shè)計(jì)、工藝、質(zhì)量等同步得到提升，為后續(xù)電動(dòng)車項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)。
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