基于項目管理策略的MEB平臺五連桿后橋 焊接變形控制技術(shù)改進(jìn)與優(yōu)化

郝雯婧

（上海匯眾汽車制造有限公司，上海 200122）

1 引言

大眾2015年提出全新純電[1]平臺MEB，基于ID概念車的首款量產(chǎn)EV車ID.3計劃2020年交付30萬臺， 2025年交付1百萬臺，2023年中國市場提供10款車型。MEB采用模塊化底盤平臺開發(fā)，整體平整電池包置于車底，驅(qū)動形式為后驅(qū)或四驅(qū)。底盤總體架構(gòu)針對純電底盤開發(fā)需求進(jìn)行專屬設(shè)計，前常規(guī)麥弗遜懸架，擺臂反置，后五連桿懸架；轉(zhuǎn)向器前置；前副車架框型六點安裝，剛性連接，后副車架四點柔性連接；支撐式懸置。

電動汽車底盤有著更多差異化和多樣化的需求，同時需要提高通用性來降低成本。利用模塊通用性，互換性和相對獨立性的特性，模塊化的開發(fā)理念與電動汽車底盤開發(fā)新需求相匹配。

2 MEB平臺五連桿后橋項目管理策略

MEB作為全球同步開發(fā)項目，要求1年內(nèi)完成PV調(diào)試、全國首個16K臺架性能驗證，產(chǎn)品開發(fā)與驗證周期短、要求高。如何在有限的時間內(nèi)，保質(zhì)保量保成本地完成項目開發(fā)，項目管理策略[2]在其中起到了決定性的作用。

如何在保證精益投資的前提下，實現(xiàn)這些新要求和新技術(shù)，是本次項目面臨的最大挑戰(zhàn)。

為了應(yīng)對挑戰(zhàn)，在項目管理上，通過項目策劃風(fēng)險管控來優(yōu)化項目投資[3]，通過試制過程數(shù)字化管控來保證散件首輪尺寸合格率90%的要求，同時項目目視化管控（PM系統(tǒng)）也開始搭建，全方面控制生產(chǎn)過程中的焊接工藝質(zhì)量。

3 在項目管理策略的指導(dǎo)下，完成焊接變形控制技術(shù)改進(jìn)與優(yōu)化

在汽車領(lǐng)域中，后副車架是底盤的重要支撐件，在滿足剛度、強(qiáng)度、可靠性的前提下，還需滿足整車輕量化、NVH性能需求。MEB后橋是五連桿結(jié)構(gòu)，在焊接[4]上難度十分大。

3.1 改進(jìn)與優(yōu)化焊接工藝方案

MEB平臺五連桿后橋如圖1所示，焊接總成工藝方案具體工藝道序根據(jù)客戶產(chǎn)量要求、項目預(yù)算、生產(chǎn)場地控制、工序操作工人員等因素，最終從以下兩種中選取了第一種，如圖2所示。

圖1 后橋總成圖（a）與爆炸圖（b）

圖2 后橋焊接工藝布局方案圖

優(yōu)選第一種焊接方案工藝路線如下： OP05 凸焊；

OP10：框架總拼；

OP20：OP10完成件和后梁蓋板，加強(qiáng)板以及小支架焊接；

OP30：OP20完成件和套筒以及支架焊接；

OP40：OP30完成件和防撞梁和支架以及穩(wěn)定桿支架焊接；

OP50：OP40完成件和后梁套筒，后沖孔支架以及封板焊接；

OP60：OP50完成件和前梁套筒和支架焊接

OP70：螺柱焊接；

OP80：打鋼??；

OP90—OP100：后沖孔；

OP110：自動檢測100%；

OP120：焊縫檢查檢驗整理。

3.2 焊接總成尺寸框架優(yōu)化與焊接變形控制結(jié)果

最初工藝策劃選擇了1.0mm的焊絲，其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)總成尺寸超差嚴(yán)重（最大超差3.2mm），如圖3所示。

圖3 1.0mm焊絲第一輪后橋總成藍(lán)光報告

3.2.1 焊接變形項目管理研究

根據(jù)項目管理控制與專家分析研究，可能導(dǎo)致總成尺寸不好的因素有：散件尺寸、匹配間隙、焊接變形等。首先通過對所有的散件進(jìn)行尺寸外觀評審、對焊接匹配間隙，每個工序的白光掃描報告進(jìn)行分析。同時通過更換焊絲，調(diào)整焊接散件進(jìn)行藍(lán)光掃描尺寸對比，發(fā)現(xiàn)1.2mm焊絲對于后副車架這種多連桿的大焊接件來說，影響型面尺寸比1.0mm的焊絲小，如圖4所示。

圖4 1.2mm&1.0mm焊絲焊接總成藍(lán)光報告

3.2.2 焊接變形控制技術(shù)實施與改進(jìn)

通過以下9個方式同步調(diào)整焊接變形：

（1）焊絲切換1.0mm→1.2mm；

（2）調(diào)整參數(shù)，降低熱輸入；

（3）夾具增加限位；

（4）增加反變形裝置；

（5）平衡左右梁變形量（OP40增加縱梁輔助定位銷）；

（6）優(yōu)化沖壓件匹配間隙；

（7）為節(jié)省項目周期，通過手工樣件臨時驗證；

（8）前梁預(yù)置反變形；

（9）前梁BC基準(zhǔn)移孔。

將1.0mm焊絲切換成1.2mm焊絲，調(diào)整焊接參數(shù)，降低熱輸入量。焊絲規(guī)格切換后，在保證熔深等焊接質(zhì)量的前提下，針對影響型面尺寸的焊縫進(jìn)行焊接參數(shù)調(diào)整，降低焊接熱輸入量，目的是減少焊接熱變形對框架型面尺寸的影響，調(diào)整后整體熱輸入量降低30%，如圖5所示。

圖5 1.2mm&1.0mm焊絲焊接參數(shù)優(yōu)化前后熱輸入量對比

3.3 夾具增加限位

（1）夾具增加限位機(jī)構(gòu)—OP20框架點固及部分焊縫焊接，如圖6所示。

圖6 OP20增加限位機(jī)構(gòu)

（2）夾具增加限位機(jī)構(gòu)—OP30框架續(xù)焊，如圖7所示。

圖7 OP30夾具增加限位機(jī)構(gòu)

（3）夾具增加反變形機(jī)構(gòu)—OP40框架續(xù)焊后梁蓋板，左右加強(qiáng)板，01支架后片，后沖孔支架焊接，如圖8所示。

圖8 OP40夾具增加反變形機(jī)構(gòu)

（4）夾具增加限位機(jī)構(gòu)—OP50/60框架續(xù)焊后套管及各小支架，如圖9所示。

圖9 OP50/60夾具增加限位機(jī)構(gòu)

（5）夾具增加限位機(jī)構(gòu)—OP40框架續(xù)焊后梁蓋板，左右加強(qiáng)板，01支架后片，后沖孔支架焊接，如圖10所示。

圖10 OP40夾具增加限位機(jī)構(gòu)

（6）優(yōu)化沖壓件匹配間隙，例如優(yōu)化左右縱梁與后梁蓋板匹配間隙，如圖11所示。

圖11 優(yōu)化左右縱梁與后梁蓋板匹配間隙

（7）前梁沖壓件預(yù)置反變形，如圖12所示。

圖12 前梁沖壓件預(yù)置反變形

（8）前梁B/C基準(zhǔn)孔前移2mm—原孔堆焊，重新加工，如圖13所示。

圖13 前梁B/C基準(zhǔn)孔前移2mm

最終整改后尺寸數(shù)據(jù)如圖14：

圖14 MEB后橋總成尺寸前后對比

4 總結(jié)

經(jīng)過2個月的調(diào)整與改進(jìn)，作為全球同步開發(fā)項目，通過項目管理控制與焊接技術(shù)的改進(jìn)與優(yōu)化，最終自制件的左右縱梁型面尺寸對稱性與CKD水平相當(dāng)，總體Y向變形量 接近CKD件，總成樣件尺寸滿足客戶交樣要求。

鋼構(gòu)件在生產(chǎn)加工過程中的焊接變形是難以避免的，采取合理可靠的項目管理策略是可以有效控制焊接變形的，從而既能滿足結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量的要求，又能滿足客戶與企業(yè)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性要求。