浅谈底盘悬架过程开发

杨健

摘 要：在整个底盘系统中，悬架对整车的平顺性和稳定性有着重要的影响，其过程开发质量的好坏将直接影响整车的质量。本文主要对底盘悬架项目可行性分析、过程开发分析、过程开发流程、关键装备设计等环节进行阐述和分析。

关键词：悬架；装备；工艺；设计

概述

底盘悬架过程开发是一个较系统的过程，涉及设备选型、人机工程、线体布局、物流工程、信息工程等多个学科，需在保证悬架产品质量的前提下，最大限度的降低过程开发成本，以便提升其产品溢价能力。

1 底盘悬架项目可行性分析

在可行性研究中，对产品销售、供应商选择、政策保障、技术方案、资金总额等项目的财务效益和国民经济、社会效益等重大问题，都应得出明确的结论，主要包括：项目产品市场前景、外采供应链、政策保障、资金保障、技术保障、人力保障、风险控制以及投资收益率问题等。

2 底盘悬架过程开发分析

一般麦弗逊前懸架系统示意图如图1所示，主要以副车架装配总成、摆臂装配总成、制动器总成为主，过程开发涉及冲、焊、涂、总四大工艺过程。

2.1 底盘悬架项目规划要点

2.1.1 产能信息：明确生产纲领，包括工作天数/年、工作时间/班、班次/天、设备可动率等。

2.1.2 配套车型：与之配套的车型及生产纲领。

2.1.3 产品信息：悬架产品数模、图纸或标杆产品信息。

2.1.4 物流信息、厂房信息、人员信息、法律法规信息等。

3 悬架过程开发流程

3.1 过程开发与生产成本息息相关，占制造成本比重较大，如表1某款车型对产品的分析：

3.2 过程开发技术工作贯穿于生产全过程：外采零部件质量控制、自制零部件质量控制、使用过程中的失效分析及提出改进意见。

3.2.1 组织悬架项目小组，涉及工程、工艺、物流等人员，总结以往类似项目、线体问题失效模式进行横展规避，同时识别行业标杆，对标分析并借鉴。

3.2.2 核算悬架总成产品投资预算合理性。

3.2.3 依据悬架产品数模、图纸、初始工艺流程图，初步核算生产节拍是否满足规划产能，并根据需求进行工艺调整，并初步确定厂内物流方式，包含存放形式、周转器具选择等。

3.2.4 不断优化工艺布局，确定最终方案、布局图、工艺方案及设备明细，编制初版预算。在此需要特殊说明一下，设计产能一般为满足整车需求，极限产能则是为应对需求异常（产量增长）而定，核算公式如下所示：设计产能（辆/年）=250（天/年）×2（班/天）×8（h/班）×节拍；极限产能（辆/年）=250（天/年）×2（班/天）×11（h/班）×节拍。

3.2.5 根据产能、节拍等要素，核算库存数量规划、放置形式、车间占地面积。

3.2.6 核算人员类别和数量，主要为生产、物流、技术、设备和检验人员等。

3.2.7 车间公用设施规划、确认。依据设备、线体、工具清单明确所需的水、电、气的耗量。

4 关键装备规划设计

4.1 冲压装备设计

4.1.1 多工位设计，因冲压工艺工作效率较高，现代企业采用多工位的方式提升设备利用率。

4.1.1.1 设备结构设计时，需整体考虑整体安全防护装置。

4.1.1.2 急停布置、滑块锁、安全栓等主动保护装置需满足生产要求。

4.1.1.3 上料小车、工作台在不同负载条件满足工艺要求；具备液压提升功能，起升重量、起升量功能。

4.1.1.4 上料机械手具备双料检测、尾料检测功能。

4.1.1.5 传输臂具备液压自动锁紧或其他自动锁紧装置（根据不同结构形式表现出不同方式切换）；具备统一接口，液压锁紧后能够实现电气/机械接入；上接头、端子具备有效的防护措施，如：电子过载保护。

4.1.1.6 压机具备完善的润滑系统，保护机械部件；能够满足上模、调模、测试压机、自动生产等需求；根据工艺需求配置拉伸垫，拉伸垫下方设计润滑油收集装置，防止地面被污染。

4.1.1.7 配备废料斗，废料斗打开角度需满足模具卸料要求。

4.1.2 废料线设计

4.1.2.1 整线设计满足输送能力要求，且需增加一定安全系数；具备热胀冷缩及调整补偿装置；安全护板具有一定强度，结构需考虑槽体维修便利；考虑配备废油回收装置。

4.1.2.2 电机减速机维修平台设计考虑电机拆装空间及上下便利；电机维修平台设计应有足够刚性。

4.1.2.3 链轮运行轨道设计满足线体运行要求，轨道接头和固定设计考虑热涨冷缩及运行噪音。

4.1.2.4 各线体搭接设计考虑防废料飞溅措施，线首设计防止废料回卷设施，避免废料散落输送槽体外

4.1.2.5 废料线运行需与冲压设备操作联动，运行三色指示灯设计在冲压设备明显位置安装。

4.1.2.6 爬坡线角度设计考虑废料回溜，且有防回溜措施。

4.1.3 柔性线设计

4.1.3.1 线首上料台要满足各种规格型号料片上料的要求。

4.1.3.2 移动工作台设计尺寸合适，实现联动控制，具有防碰撞检测。

4.1.3.3 废料斗盖板可实现自动开启和关闭，并可做废料挡板，控制可纳入到自动换模系统。

4.1.3.4 上模夹紧器压力机夹紧器数量（个/台），有效行程为多少合适。

4.1.3.5 800T和630T液压机具有冲裁缓冲装置，冲裁缓冲系统有效行程为工作台面以上700mm～1300mm。

4.1.3.6 液压动力装置和充液油箱布置在液压机的顶部，整个布置排列有序、结构紧凑并设有油位指示、油位超限报警装置，并可显示于触摸屏报警菜单。

4.1.3.7 润滑系统和液压系统分为两套独立的系统。滑块导轨润滑油必须可靠回到接油盒，防止外漏。

4.1.4 模具设计

4.1.4.1 加工内容、方向、送料方向、冲压设备满足D/L图的工序要求。

4.1.4.2 模具主要工作部件应有足够的强度和刚度。

4.1.4.3 上模压板槽感应面及前后压板槽中心距满足机床快夹行程。

4.1.4.4 模具闭合和存放时导滑的合入长度合理，模具设计是否考虑本厂设备参数。

4.1.4.5 多工位托料器在托起状态下，导滑的合入长度是否保证在50mm以上。

4.1.4.6 多工位干涉曲线模拟时，安全距离是否保持在30mm以上。

4.1.4.7 模具长宽高尺寸、存放高度满足机床要求。

4.2 焊装装备设计

4.2.1 焊接工作站设计

4.2.1.1 工装底板型板采用Q235钢板，底座厚度15～20mm，加强筋厚度10～12mm，采用四个外六角螺栓及两个定位销进行连接，特殊情况可采用内六角螺钉。

4.2.1.2 夹具重量不超过变位机承重的75%，质量重心尽量与变位机回转中心重合，变位机翻转时不允许出现抖动、过载现象，以确保变位机启停平稳。

4.2.1.3 所有夹具气缸需带有双插接式磁性开关，所选插接式磁性开关与气缸匹配性好，每个气缸必须使用2个插接式磁性开关进行位置检测。

4.2.1.4 定位机构合理，工件定位销或工件定位支撑面与对应的压紧机构原则上须安装在一个基座上，便于调整定位机构位置时，压紧位置同时随动。

4.2.1.5 根据人机工程学原理，工作台操作高度一般设定为700-800mm，操作范围在800mm以内，同时考虑装卸件方便性和可达性，必要时工装需要倾斜一定角度。

4.2.2 除尘设备设计

4.2.2.1 除尘设备设计制造验收均不低于现行国家环保要求，并配置防火装置。

4.2.2.2 除尘系统计算及选型，根据各工位量和吸风量设计。

4.3 涂装设备设计

4.3.1 槽体设计需考虑槽体容积、转移槽、高度、排液、加注水位置等。

4.3.2 室体及平台需考虑室体壁板材质、室体内走道平台出槽喷淋工位、室体外部平台、室体内外部照明、平台护栏及爬梯、室体检修门等因素。

4.3.3 水泵设计需对规格型号、材质、数量等进行权衡。

4.3.4 管路设计需考虑阀门、保温管路、出槽喷淋管路、溢流管路、排污管路、供水管路等。

4.3.5 热交换系统设计需考虑板式换热器面积和温度控制。

4.3.6 送排风系统设计需考虑风机型号及风量设计、风机安装位置、风机类型。

4.3.7 药品补加系统设计需考虑加料方式、补液槽材质、加料泵材质、加料泵规格型号、搅拌器设计。

4.3.8 阳极系统设计需考虑阳极面积、布置、管路、流量、电流表等。

4.3.9 制冷系统设计需考虑制冷机组制冷量设计和制冷系统管路。

4.3.10 超滤系统设计需考虑超滤系统产水量、超滤膜设计、超滤装置控制方式等。

4.3.11 纯水制备系统设计需考虑制水量、出水电导率、系统运行设计。

4.3.12 烘干室设计需考虑烘干炉形式设计、输送形式、加热系统设计等。

4.3.13 强冷室设计需考虑送风机风量和排风机风量。

4.3.14 自行葫芦输送系统设计需考虑自行小车行走速度、精度、单台葫芦起重设计、自行葫芦数量设计等。

4.3.15 电控系统设计需考虑电器柜内部排布、电气线路布置、设备动作要求有互锁要求等。

4.4 总装装备设计

装备主要分为压装设备和拧紧设备，针对特殊质量要求的设备需要制作专机。

4.4.1 压装设备主要为机械压装设备和自动压装设备，随着机械自动化程度的提升，自动压装设备逐渐替代传统的机械压装设备。整个压装过程中力、位移均为闭环量化控制，判断过程参数是否满足工艺要求，实时反馈数据、调节精度，同时可呈现、存储相关参数。

4.4.1.1 功能及防错设计，总装工艺人工作业较多，结合悬架产品特点设置一定的防错装置，同时HMI操作界面具有参数设置（更改）、新产品增加功能；具有菜单式参数设定功能，自动对测量结果进行分析和储存；具有压装力/位移监控功能；具有零件与监测数据对应功能；配有扫码枪进行追溯，压装力位移数据进行存储，便于后期追溯；有自动生成、记录功能。

4.4.1.2 电气部分设计，照明装置光线明亮，一般高度设定2.8m，并按区域设置开关；气压管线和系统阀组等要协调统一布局。

4.4.1.3 机械部分设计，根据人机工程学原理，工作台设定高度800mm，并配有调节装置；工装夹具接触部位保持较高的强度和耐磨性，并进行防锈处理，满足产品防护要求。

4.4.1.4 精度设计，传感器测量精度不低于0.001mm，重复测量精度不低于±0.005mm；工装的定位精度≤0.3mm，设备的操作满足现场的操作要求。

4.4.2 拧紧设备选型时要根据产品质量、规划节拍进行多方案对比分析，进而实现最小成本投入。

4.5 物流装备选型

4.5.1 外物流设计：若悬架工厂与主机厂相隔较近且（30m以内），一般可通过空中连廊的方式将悬架总成直接传输到整车厂，在通过AGV物流车输送到装配线。若相隔相对较远（同一城市或100km以内），一般需要制作周转器具，采用汽车运输的方式进行设计。

4.5.2 内物流设计：工序间物流一般采用周转车、吊具、输送带的方式进行傳输。线体间、车间与库区的周转通常采用制作周转架，也有部门企业运用AGV物流车进行传输。

4.6 追溯装备设计

4.6.1底盘悬架追溯形式以MES企业级信息化管理平台为主，主要功能有：业务流程管理、信息采集管理、知识积累和管理。

4.6.2一套完整的MES追溯系统构成，主要包含设备层，数据层和数据信息层。通过对设备层基础信息的收集，完整记录了制造过程信息，包括上线时间，是否存在返工，返修，捆绑的追溯零件编码，过程通过率等信息。

5 总结

底盘悬架过程开发是一个比较系统的工程，涉及冲、焊、涂、总四大工艺，且需兼具机械、电气、物流、人机工程、信息化等相关学科知识。过程设计人员需综合考虑悬架产品质量控制要求、成本管控、投产周期等多种因素，实施多方案对比分析，不断优化改进过程规划方案，才能提升底盘悬架整体过程开发能力和质量，进而提升产品竞争力。

参考文献

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