對精益智造工廠某純電動汽車電機懸置的裝配分析

朱遠錢　蔣常林

關鍵詞：電機懸置；裝配分析；降本增效

中圖分類號：U466 文獻標識碼：A

０引言

電機懸置作為電動汽車動力總成連接車架的重要部件，起到支撐、限位和隔振作用，如果裝配不到位，容易引起整車的抖動和噪聲、影響電機的穩定性，嚴重時甚至會斷裂脫落進而引起汽車失控，危脅駕駛員和行人的生命安全[1]。本文就某款純電汽車的電機懸置特殊空間結構，結合精益智造工廠產線特點以及后續共線車型的空間結構，逐步分析，如何實現裝配生產，并最大化利用工具以降低成本。

1 電機懸置裝配現狀及背景

1.1 電機懸置的結構和空間

電機懸置是用于減少并控制驅動電機總成振動的傳遞，并起到支承作用的汽車動力總成件[2]。其匹配優化的著眼點則應該是動力總成的扭矩，電機懸置系統首先應該具備足夠的抗扭限位能力[3]。目前國內外廠商的純電車型基本上都是使用簡單有效的質心布置方式，其中絕大多數采用三點懸置，即整個電機懸置系統會分成3 個部分，從3 個位置連接驅動電機總成和副車架總成，這也是本文分析的新能源車型所采用的結構[4]。

這種結構要求在靜止狀態時，3 個電機懸置點Z 向受力接近相等，動力總成輸出最大扭矩時3 個電機懸置點以Z 向受力為主，X 向和Y 向受力要盡量的小。同時，還要避免占用太多的前艙內X 向距離，以保證正碰和偏置碰時的吸能空間。更要綜合考慮電機、副車架等相搭接匹配的零件，與周邊其余零件的間隙空間。如此各種條件限制下，會導致電機懸置的裝配空間狹小甚至不滿足工具擰緊空間要求。

1.2 擰緊工具的分析

在選擇螺栓擰緊工具時，應首先了解螺栓擰緊工具的基本原理及相關參數，根據零件的緊固件設計的扭矩范圍來選擇合適量程的工具。首要保證工具可以滿足緊固零件的需求[5]，然后根據工具的結構特性，同時結合產品結構空間特性及裝配效率、裝配現場要求，選擇合適的擰緊工具。對此，根據零件設計的狀態和信息，經過調研分析，最終選擇了目前市場上銷售以及工廠內使用的大量程定扭擰緊電槍（圖1）。

2 裝配分析

2.1 零件裝配順序分析

汽車零件裝配需要分析其位置以及其他零件的搭配關系，在滿足該零件裝配的同時也要確保不會影響其他零件裝配，還要結合生產線的特性，以免降低裝配生產效率。本文分析某款新能源車型的電機懸置，主要相關零件有驅動電機總成、副車架總成，電機懸置總成則分為電機左懸置、電機右懸置和電機后懸置（圖2）。以這3 種零件為基座，其他零件有序地布置在其上，電機懸置螺栓緊固所需工具布置空間又大，所以副車架總成、驅動電機總成和電機懸置需優先裝配。

2.2 裝配操作路徑分析

從工具使用方法上分析，電槍的擰緊方向為緊固件的軸向方向，需要緊固件軸向上有足夠電槍和套筒放置的空間。從零件結構上分析，電機懸置可先與驅動電機總成裝配再整體與副車架總成連接，也可先與副車架總成連接成整體再與驅動電機總成連接，還可將副車架總成和驅動電機總成放置到特定的分裝臺上后同時連接二者。3 種不同的裝配順序使得緊固件軸向上的空間也不盡相同（圖3）。下面，進一步從以下3 種裝配順序分析操作路徑。

（1）電機懸置先與驅動電機總成連接后與副車架總成連接（圖3a）。電機懸置與驅動電機總成連接，螺栓擰緊軸向空間充足。再將之與副車架連接時，電機左懸置擰緊螺栓端空間滿足但螺母端空間偏小，電機右懸置螺栓端和螺母端的空間都足夠，而電機后懸置僅螺栓端滿足，且電槍需要從轉向機與副車架橫梁之間穿過。

（2）電機懸置先與副車架總成連接后與驅動電機總成連接（圖3b）。電機懸置與副車架總成連接，雖然空間充足，但是電機懸置位置可以繞螺栓軸轉動，位置無法精準定位。因此不能提前擰緊緊固件，需要等驅動電機總成與電機懸置連接好之后才能擰緊。而電機懸置與副車架總成連接端的情況與裝配順序（1）一致，電機懸置與驅動電機總成連接端需要電槍擺至特定的角度才有足夠的電槍擰緊空間。

（3）電機懸置同時連接到驅動電機總成與副車架總成（圖3c）。該方式連接預緊時空間足夠，擰緊時又與裝配順序（2）的擰緊情況一致。

綜上，裝配順序（1）可以提前擰緊驅動電機總成側的螺栓，空間充裕；順序（2）和順序（3）相差不大，電槍空間受限，需要從特定的角度擰緊。

3 方案分析

3.1 裝配方案

根據零件和工具結構空間、裝配路徑，后續配置結構等，結合精益智造工廠產線節拍、工位布局、人員數量以及設備需求等方面進一步分析。裝配方案如下。

（1）電機懸置先分裝到驅動電機總成再吊裝。即員工先將驅動電機總成吊到分裝臺上，將電機懸置連接預裝到驅動電機總成，擰緊電機懸置連接驅動電機總成的緊固件扭矩。隨后再分別將副車架總成和分裝好懸置的驅動電機大總成吊到產線工位的托盤上，將電機懸置連接到副車架，最后擰緊電機懸置連接到副車架的緊固件扭矩。

（2）電機懸置先分裝到副車架總成再吊裝。即員工先將副車架總成吊到產線工位的托盤上，然后將電機懸置連接預裝到副車架總成。隨后將驅動電機總成吊到托盤，并將電機懸置連接預裝到驅動電機總成上，最后擰緊電機懸置所有緊固件扭矩。

（3）先吊裝再拼裝電機懸置。即員工先將副車架總成和驅動電機總成都吊裝到產線工位的托盤上，然后拿電機懸置連接預裝到副車架總成和驅動電機總成，最后打緊電機懸置所有緊固件扭矩。

降本增效是企業經營發展過程中的一個永恒主題，企業能否長遠的發展，最重要的一點就是如何降低成本，使企業效益最大化。為貫徹落實降本增效方針，同時保證裝配生產節拍以及效率，需要所增加的工位和設備的布局滿足后續類似結構車型的生產需求，做到同一產線能夠兼容生產多款車型及其多種配置，以實現精益智造工廠的多種類、小批量以及高效率生產模式。根據后續三點式電機懸置車型的設計空間結構（圖4），在電機懸置同時連接上驅動電機總成和副車架總成后，電機后懸置在驅動電機總成側的3 個緊固點，以及電機左懸置在驅動電機總成側的最靠下邊那一個緊固點，工具空間是不足的。必須要在電機懸置、驅動電機總成和副車架總成連接一體之前，先將其緊固好扭矩，由此可排除方案（2）和方案（3）。

針對方案（1）進一步分析。

裝配方式A ：在分裝臺預裝3 個電機懸置到驅動電機總成并緊固扭矩，然后到工位托盤將電機懸置與副車架總成連接并緊固。

裝配方式B ：在分裝臺預裝3 個電機懸置到驅動電機總成，但只緊固電機左懸置和電機后懸置的螺栓扭矩；到工位托盤連接副車架總成之后，再緊固電機右懸置在驅動電機總成側的螺栓扭矩與副車架總成側的螺栓扭矩。

裝配方式C ：在分裝臺預裝電機左懸置和電機后懸置到驅動電機總成并緊固扭矩；然后到工位托盤預裝電機右懸置到驅動電機總成，并將3 個電機懸置與副車架總成連接；最后緊固剩余緊固點扭矩。

裝配方式D ：在分裝臺預裝電機左懸置和電機后懸置到驅動電機總成，并緊固電機后懸置在驅動電機總成側的三個緊固點，以及電機左懸置在驅動電機總成側的最靠下邊一個緊固點扭矩；然后到工位托盤預裝電機右懸置到驅動電機總成，并將3 個電機懸置與副車架總成連接，最后緊固剩余緊固點扭矩。各方案成本需求見表1。

其中托盤沿用產線在用的改造支撐和定位即可，且是所有方案所必須的，另做考慮。各裝配方式的成本綜合對比考慮，裝配方式B 最優，故選擇在分裝臺預裝3 個電機懸置到驅動電機總成。但只緊固電機左懸置和電機后懸置的螺栓扭矩，到工位托盤連接副車架總成之后，再緊固電機右懸置在驅動電機總成側， 螺栓扭矩和在副車架總成側螺栓扭矩的裝配方案。

3.2 設計防螺母跟轉工裝

方案既定，但想提高裝配效率還需解決一個問題。由于緊固結構的設計是通孔用穿螺栓搭配螺母的緊固方式，電槍擰緊螺栓一端時螺母一端會跟轉，這就需要設計一個工裝防螺母跟轉。若是設計在抗扭臂上增加工裝夾具，加之本來電槍就比較笨重，會使得電槍使用過程中不好操控，所以需要考慮一種簡單輕便又實用的工裝。

該工裝結構如圖5所示。鐵柱焊接到抗扭臂連接板上，尾端焊接一塊擋板防止扳手掉落；套筒扳手作用于螺母，卡在鐵柱上防止跟轉；扳手上設計有一根彈簧連接一個夾子，可夾到電機懸置的安裝支架上防止套筒脫出螺母。如此一個簡單實用的工裝就有效地解決了螺母跟轉的問題。

4 結束語

本文介紹了對于某款車型電機懸置的分析，從了解電機懸置的兩件結構和極其相關零件的空間布局，到擰緊工具的選擇，繼而分析裝配順序和路徑，找出可行的裝配方案。在針對跟轉問題時可設計簡單的工裝輔助裝配，做到降本增效實現高效裝配生產的目的。希望讀者通過閱讀本文，能夠了解到零件分析的一種思路，在實際應用上有一定的幫助。

作者簡介：

朱遠錢，本科，助理工程師，研究方向為物理學。

蔣常林，本科，高級工程師，研究方向為機械電子工程。