汽車底盤模塊化裝配工藝分析

01  底盤各系統(tǒng)模塊化裝配的設(shè)計(jì)約束及工藝方案

1.1 動(dòng)力總成

1.1.1  設(shè)計(jì)約束 動(dòng)力總成的支撐與定位與發(fā)動(dòng)機(jī)本身的平臺(tái)化設(shè) 計(jì)相關(guān)，同平臺(tái)機(jī)型一般采用相同的支撐和定位設(shè)計(jì)， 圖 1 示出汽車底盤動(dòng)力總成的支撐與定位設(shè)計(jì)。從圖 1 可以看出，以車身在吊具的物流孔位置為基準(zhǔn)，動(dòng)力總 成的支撐、定位點(diǎn)與物流孔的相對(duì)位置保持一致，同時(shí) 動(dòng)力總成臺(tái)板預(yù)留滑動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)不同軸距車型的共 線需求[1]。前副車架上需預(yù)留定位孔，用于副車架與臺(tái) 板的定位。

同時(shí)車身上預(yù)留定位孔，用于臺(tái)板與車身的定位。一般情況下，前副車架的定位孔與車身的定位孔難以 在 X，Y 向保持一致，需采用兩銷兩孔方式。但共線車 型的副車架定位孔、車身定位孔相對(duì)于車身物流孔的 位置應(yīng)盡量保持一致，避免臺(tái)板重復(fù)改造，圖 2 示出汽 車底盤動(dòng)力總成合車的孔位約束。

1.1.2  工藝方案 動(dòng)力總成在合車臺(tái)板上的關(guān)鍵是定位，其中包括 發(fā)動(dòng)機(jī)、前副車架的定位，圖 3 示出汽車底盤動(dòng)力總成 在合車臺(tái)板上的定位。臺(tái)板與車身的定位方面，若車身 定位孔與副車架在臺(tái)板定位孔的 X，Y 向坐標(biāo)一致，可 采用一銷兩孔方式定位，若車身定位孔與副車架在臺(tái) 板定位孔的 X，Y 向坐標(biāo)不一致，需在臺(tái)板上增加 1 組 定位銷與車身進(jìn)行定位。

1.2  排氣管

1.2.1 設(shè)計(jì)約束

由于同平臺(tái)車型軸距可能不同、下車體布置方案 也不盡相同，通常排氣管跨車型沿用的情況不多，需在 工藝上予以應(yīng)對(duì)。

1.2.2 工藝方案

可在臺(tái)板選擇局部位置作為支撐點(diǎn)，采用可扳倒 的仿形支撐，如圖 4 所示，以解決不同車型共線時(shí)的排 氣管支撐問(wèn)題。

圖 5 示出汽車底盤排氣管在合車臺(tái)板 上的支撐。此類支撐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有助于實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)，提升了工裝設(shè)備的切換效率[2]。

1.3  后懸

1.3.1 設(shè)計(jì)約束

后懸結(jié)構(gòu)以扭力梁和多連桿這 2 種結(jié)構(gòu)形式居多。對(duì)于扭力梁結(jié)構(gòu)，一般在扭力梁安裝支架上預(yù)留定 位孔，用于支架在臺(tái)板上的定位（安裝支架在后懸分裝 線先分裝到扭力梁上），同時(shí)在車身預(yù)留定位孔，與臺(tái) 板上的定位銷配合，以實(shí)現(xiàn)合車時(shí)扭力梁總成與車身的定位。

理論上，安裝支架上的定位孔與車身上的定位孔可以做成同一 X，Y 向坐標(biāo)位置（一銷兩孔定位），也可以做成不同 X，Y 向坐標(biāo)位置（兩銷兩孔定位）。

首先 基于平臺(tái)化考慮，最好能保證不同車型共線時(shí)，這 2 處 定位孔相對(duì)位置保持一致，以減少臺(tái)板改動(dòng)量，圖 6 示 出汽車底盤后懸合車的孔位約束。多連桿結(jié)構(gòu)的后懸定位方式與扭力梁類似，在后副車架上需預(yù)留定位孔，用于后副車架在臺(tái)板上的定位，同時(shí)在車身預(yù)留定位孔， 與臺(tái)板上的定位銷配合，以實(shí)現(xiàn)合車時(shí)后懸總成與車 身的定位。定位孔的設(shè)置原則也可參照扭力梁的方案。

扭力梁與多連桿 2 種結(jié)構(gòu)形式的后懸在合車工藝上存在差異。扭力梁后懸合車時(shí)，可以選擇將減振彈簧 放在扭力梁上，將壓縮彈簧與合車過(guò)程同步進(jìn)行，但需考慮彈簧壓縮力與車身自身的關(guān)系，如果彈簧壓縮力 過(guò)大，需在車身增加壓緊裝置防止車身被頂起，或者在合車過(guò)程中放入彈簧，待合車過(guò)程完成后，采用彈簧壓縮設(shè)備將彈簧壓緊后投入扭力梁與縱梁之間。多連桿 結(jié)構(gòu)也分為 2 種情況：

1）減振彈簧與減振器為一體式；

2）彈簧為開放式，裝配后與后縱梁接觸。

在多連桿結(jié)構(gòu)后懸合車過(guò)程中也需考慮后懸彈簧 壓裝工藝中彈簧的壓縮力，并增加車身壓緊裝置及保 持機(jī)構(gòu)。1.3.2 工藝方案以多連桿后懸結(jié)構(gòu)為例，與動(dòng)力總成類似，后懸在 合車臺(tái)板上的關(guān)鍵是確保后副車架在臺(tái)板上的定位。臺(tái)板與車身的定位方面，若車身定位孔與副車架在臺(tái) 板定位孔的 X，Y 向坐標(biāo)一致，可采用一銷兩孔方式定 位；

若車身定位孔與副車架在臺(tái)板定位孔的 X，Y 向坐 標(biāo)不一致，需在臺(tái)板上增加 1 組定位銷與車身進(jìn)行定 位。由于后懸結(jié)構(gòu)中彈性件較多，為保證后懸以設(shè)計(jì)姿 態(tài)進(jìn)行合車，合車臺(tái)板上需視具體情況增加必要的保 持機(jī)構(gòu)對(duì)后懸的縱臂、連桿等零件的姿態(tài)加以控制。

1.4 制動(dòng)管路

1.4.1 設(shè)計(jì)約束

左后、右后制動(dòng)管的走向一般從前壁板下方經(jīng)前 地板、油箱兩側(cè)區(qū)域與制動(dòng)軟管對(duì)接，制動(dòng)管的走向應(yīng) 在 Y 向與油箱兩側(cè)鈑金避讓合車間隙，避讓制動(dòng)管在 合車過(guò)程中與鈑金干涉。

其次，固定管路的雙管管夾只 能在 Z 向卡入車身螺柱，在 X，Y 向管夾只保留約束管路走向作用，車身不能預(yù)留安裝螺柱，避免制動(dòng)管及管 夾在合車過(guò)程中與螺柱產(chǎn)生干涉，且制動(dòng)管為 Z 向舉 升裝配，無(wú)法在合車過(guò)程中扣入 X，Y 向螺柱。

1.4.2 工藝方案

合車前，制動(dòng)管夾預(yù)置在合車臺(tái)板支撐上，合車過(guò) 程中通過(guò)支撐 Z 向推力將管夾卡入車身螺柱，圖 7 示 出汽車底盤制動(dòng)管路合車的工裝結(jié)構(gòu)。制動(dòng)油管集成 到底盤模塊對(duì)設(shè)計(jì)約束較大，若共線車型的制動(dòng)管路 走向發(fā)生變化，合車臺(tái)板的管夾支撐也要相應(yīng)調(diào)整位置，增加了臺(tái)板設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。

1.5 燃油箱

1.5.1 設(shè)計(jì)約束

為提升底盤模塊的裝配效率，保證裝配質(zhì)量，底盤 區(qū)域部分安裝點(diǎn)采用自動(dòng)擰緊的方式[3]。燃油箱模塊化 后需同步采用自動(dòng)擰緊，油箱在整車布置時(shí)一般需預(yù) 留與周邊零部件 15 mm 以上的合車間隙，以保證油箱 在合車時(shí)不與周邊發(fā)生干涉。

油箱的綁帶或油箱本體 需設(shè)計(jì)預(yù)留定位結(jié)構(gòu)，與臺(tái)板定位銷匹配，以確保油箱 在合車臺(tái)板上的準(zhǔn)確定位。在 Z 向上，燃油箱安裝點(diǎn)需 保證不被其他零件遮擋，以避讓自動(dòng)擰緊聯(lián)系桿的空 間，圖 8 示出汽車底盤燃油箱的擰緊機(jī)構(gòu)。

1.5.2 工藝方案

將燃油箱放置在合車臺(tái)板上，通過(guò)綁帶上預(yù)留的定位結(jié)構(gòu)將油箱在臺(tái)板的位置進(jìn)行定位。油箱隨合車 臺(tái)板舉升到設(shè)計(jì)位置后，由擰緊軸通過(guò)聯(lián)系桿將油箱 安裝點(diǎn)緊固。

1.6 加油管

1.6.1 設(shè)計(jì)約束

加油管的模塊化是在燃油箱模塊化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn) 的。一種形式是將加油管焊接到燃油箱一體供貨、合 車，圖 9 示出汽車底盤加油管與燃油箱焊接總成；

另一種形式是將加油管通過(guò)軟管先與燃油箱對(duì)接，再整體 合車。底盤模塊集成加油管后，需在加油管上預(yù)留定位 孔，與合車臺(tái)板定位銷進(jìn)行匹配，確保加油管以設(shè)計(jì)姿 態(tài)進(jìn)行合車。

在設(shè)計(jì)上，加油管與車身、加油管與輪罩加油口需 預(yù)留 10 mm 以上的間隙，確保加油管在合車過(guò)程中不 與車身發(fā)生干涉，圖 10 示出汽車底盤加油管的布置空 間要求。

加油管集成后，為預(yù)留加油管管口位置的合車 間隙，無(wú)法采用焊接的加油口盒方案，需改用塑料加油 口盒。在加油管合車完成后，將加油口盒安裝到側(cè)圍上。

1.6.2 工藝方案

由于加油管整體呈細(xì)長(zhǎng)狀，為保證加油管在合車 過(guò)程中姿態(tài)的穩(wěn)定，需在臺(tái)板上增加定位銷與加油管 上的定位孔（需設(shè)計(jì)預(yù)留）配合進(jìn)行定位，或在臺(tái)板上增加夾持機(jī)構(gòu)，夾持加油管本體進(jìn)行扶正以保持其合 車姿態(tài)。

1.7 換擋操縱機(jī)構(gòu)

1.7.1 設(shè)計(jì)約束換擋操縱機(jī)構(gòu)的模塊化需基于排氣管隔熱罩模塊 化來(lái)實(shí)現(xiàn)，隔熱罩定位在合車臺(tái)板后，由隔熱罩提供結(jié) 構(gòu)來(lái)定位、支撐換擋操縱機(jī)構(gòu)，圖 11 示出汽車底盤換 擋操縱機(jī)構(gòu)與排氣管隔熱罩的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

1.7.2 工藝方案

在裝配環(huán)節(jié)中，換擋拉索必須先與變速器端在分 裝線完成連接，同時(shí)換擋拉索出線端到變速器連接端 之間不能有與車身前圍板區(qū)域的固定關(guān)系，否則底盤 合車后，因空間受限將無(wú)法進(jìn)行裝配。

由于換擋操縱機(jī) 構(gòu)在合車完成后與車身存在打緊的裝配關(guān)系，因此，在 其合車過(guò)程中需在臺(tái)板上進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，或者通過(guò) 換擋操縱結(jié)構(gòu)上自帶螺柱的方式，保證合車后換擋操 縱機(jī)構(gòu)與車身安裝孔準(zhǔn)確對(duì)正，圖 12 示出汽車底盤換 擋操縱機(jī)構(gòu)在合車臺(tái)板的定位。

1.8 排氣管隔熱罩

1.8.1 設(shè)計(jì)約束

排氣管隔熱罩完成合車后，一般通過(guò)擰緊軸進(jìn)行 擰緊，一方面要求隔熱罩的安裝點(diǎn)需避讓出擰緊空間， 確保合車臺(tái)板上聯(lián)系桿的布置空間；一方面要求隔熱罩的安裝點(diǎn)需為 Z 向擰緊的方式，避免出現(xiàn) X，Y 向擰緊。

1.8.2 工藝方案

排氣管隔熱罩預(yù)置在合車臺(tái)板支撐上，其固定方 式有 2 種：

1） 在臺(tái)板合車時(shí)將夾片卡入車身螺柱固定 隔熱罩；

2）用螺栓打緊的方式，隔熱罩合裝到位后，擰緊軸通過(guò)聯(lián)系桿將隔熱罩各安裝點(diǎn)打緊，圖 13 示出汽 車底盤排氣管隔熱罩的擰緊機(jī)構(gòu)。

02  結(jié)論

文章以底盤模塊化裝配的實(shí)現(xiàn)為研究對(duì)象，通過(guò)在底盤平臺(tái)概念設(shè)計(jì)階段提出相關(guān)的工藝約束，尤其 是涉及產(chǎn)品上相關(guān)定位孔的設(shè)計(jì)預(yù)留、管路走向、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件布置上的裝配空間及合車間隙預(yù)留等， 在新車型導(dǎo)入產(chǎn)線階段實(shí)現(xiàn)了部分底盤零件模塊化裝 配。

目前，動(dòng)力總成和后懸的模塊化已普遍運(yùn)用，但制 動(dòng)管路、換擋操縱機(jī)構(gòu)、燃油箱、加油管等的模塊化原 因尚未普及，在后續(xù)的整車項(xiàng)目開發(fā)及導(dǎo)入時(shí)可開展 搭載驗(yàn)證，從而進(jìn)一步提升整車底盤的裝配質(zhì)量與效率。