某主机厂新型纯电动汽车首次搭载自主电驱动模块,电池电量为49.1kWh,续驶里程351 km,且首次与A、B、C等多平台8车型混流生产装配,正常生产的工艺节拍为109 s。动力电池作为电动车关键总成,总质量约为360 kg,固定点12个,分别与车身及动力电池后者支架连接,螺栓力矩为100 Nm。该车型在上线初期,动力电池合装过程中问题众多,停线频繁,对工厂正常的混流生产造成了严重影响。在总装装配过程中,动力电池合装到车身上时涉及零件多,尺寸链复杂,尺寸精度控制要求高、难度大,通过对车间节拍和停线原因进行分析,发现动力电池合装工位节拍为152 s,严重超出了正常节拍109 s(33 JPH)。
错孔
动力电池与车身之间的定位方式采用圆孔+长圆孔,车身上有定位销轴,动力电池上有定位孔。动力电池包与车身的安装点有10个,分别位于前地板横梁、左右边纵梁处。动力电池包与后安装支架的安装点有2个,后安装支架通过2个M10螺栓固定在车身上。
经分析发现,在合装动力电池过程中,不满足工艺节拍的关键因素是动力电池与车身存在错孔现象,涉及电池包、车身、后安装支架等3个环境件,主要部位有两类:一是动力电池包与车身错孔;二是动力电池包与后安装支架错孔。
电池包结构设计
车身结构设计解析
后安装支架结构设计解析
自然状态下,测量后安装支架零件3D坐标尺寸,结果OK。后安装支架有4个安装孔,属于过定位,对定位孔安装面刚度分析发现,安装平面板厚2 mm,刚度不足,造成中间两个装配孔定位失效,如图5所示。后安装支架与车身紧固后存在2 mm间隙,由于零件结构定义平面尺寸会放大到电池,该因素为动力电池合装错孔的主要因素之一。
动力电池包因素对策
针对动力电池包引起错孔的因素,主要采取以下3个措施:
1)安装孔直径由16 mm增大至17 mm。
2)冲压件补偿、保证安装孔位置精度。
3)定位孔双层板采用一大一小焊接,保证孔径。
车身因素对策
因动力电池布置需要,车身地板中间无横梁进行Y向固定,导致左右侧地板间缺乏足够的刚度。在地板焊接过程中,容易造成地板变形,动力电池安装孔Y向尺寸超差。因此,在地板焊接过程中增加夹具中部支撑,保证Y向刚度。在焊接夹具中部增加定位后,车身变形量大大降低,平均变形量0.2 mm,最大变形量0.4 mm。
动力电池后支架因素对策
分别对动力电池包、车身、动力电池后支架实施以上措施后,白车身电池安装点精度OK ,电池包孔径及孔位检测OK ,电池合装效果确认OK。既避免了因为错孔而产生的质量风险,也达成了原定的工艺节拍,减少工时43s。
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