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新能源汽車電子控制模塊裝配工藝淺析
來源: 德派作者: 德派時間:2020-06-23 16:52:14點擊:932

2019年12月,工信部開始對《新能源汽車產業發 展規劃(2021~2035)》公開征求意見。征求意見稿指 出,2021~2035年,我國將繼續推動新能源汽車產業的高 速發展、加強汽車強國建設;同時該稿件說明,新能源汽 車2020預測銷量為200萬輛(預估銷售占比:8%),而在2025年,新能源汽車銷量占比將達到25%。按照2020年新能源汽車140萬輛的產銷及我國汽車市場2%的年增長率測 算,在2021~2025年間,整個產業復合增速為37.6%。


另一方面,汽車創新的70%來源于汽車電子產品,由于電子元器件數量的激增,汽車電子占整車的平均成本,已由上世紀70年代的4%增長到現在的30%左右;其中,新能 源汽車和純電動車的比例更高達50%以上。與傳統燃油車 相比,電動汽車內部的發動機和傳動鏈的復雜度相對較低, 但電子控制單元的數量更多,其重要性也更高。

電動汽車

·電池組及管理系統(BMS)

·車載充電機(OBC)

·電控系統發動機控制單元(ECU)

·逆變器或動力電子單元(PEU)

·智能動力單元(iPU)

·集成式起動發電機(ISG)

·汽車電機(E-motor)

·其它模塊


電控單元的裝配工藝較為復雜,不同類型的產品,工 藝也大相徑庭,例如:

-安裝冷卻回路(擰緊、涂布密封膠等)

-安裝封閉板和涂布密封膠(擰緊、涂布)

-冷卻回路泄漏測試

-安裝部件和傳感器(擰緊、插裝等)

-安裝電路板組件(擰緊、插裝等)

-安裝線纜和插頭(擰緊、固定、插裝、定位)

-安裝蓋板(擰緊、壓裝、點膠)

-箱體泄漏測試

-貼標簽,搬運防護

-靜電測試、安規測試、終檢測試等

在多步驟裝配工藝中,擰緊裝配無論在應用頻度,還是數量級都是最為領先的;其次是壓裝和泄漏測試。是否能根據項目實際需求,選用、采納最合理的工藝目標及應用標 準,將直接決定工藝安全、生產效率和設備預算等關鍵要素 的級別。量產(大批量、少品種)通常采用全自動化或半自 動化裝配流水線,并借助一些輔助手工裝配工序和人工上料 來完成;但對于樣件試制線(小批量、多品種)或產品過程 優化中的裝配產線,需充分考慮高靈活性和快速調整切換的 需求,優選智能化手動裝配工作站或產線。

對于現代電子控制單元的制造產業,靈活性是一項關 鍵要素,因為在產品開發階段,設計會頻繁修改變更,而且 電子控制單元的平均產品壽命也會變短;電子控制單元對于汽車的安全性和平穩運轉而言也至關重要,因此,無論是 對于量產,還是樣件生產,裝配工藝的要求都在不斷提高。 目前,先進的手動裝配工作站需要具備如下多種功能:功能 防錯、數據追蹤、運行穩定和高重復精度等。另外,電子控制單元裝置裝配過程中,磨損可能產生數量龐大的有害性 塵粒,而極其細小的塵粒都可能會造成組件損壞并引起整 個系統故障。因此,各汽車制造品牌對裝配過程中的‘潔 凈生產'的關注度越來越高,并將‘技術潔凈度(Technical Cleanliness)’的概念,融入到自身產品質量與過程控制工藝的要求和執行中。

百年德國家族品牌“德派”作為工業擰緊裝配自動化 領域的頭部供應商,在提供可靠成熟的擰緊裝配解決方案的 同時,對于應對塵屑、顆粒的問題,提出了獨創的“五步除 塵,自然潔凈”的德派潔凈裝配解決方案-利用模塊化和流 程化的工藝設計和設備,實現“規避塵屑,減少塵屑和消除 塵屑”這三大潔凈目標。近年來,德派的智能潔凈型手動裝 配工作站在汽車電子零部件行業廣受客戶好評,不斷地被用 于電子控制單元裝置的開發和制造過程。


一臺典型的智能潔凈型手動裝配工作站,主要包含以下組件:

智能潔凈型手動裝配工作站組件

立桿式移動扭矩平衡臂(PKS)或門架式移 動扭矩平衡臂(PKP)

在擰緊過程中加入位置防錯功能的線性導向機構,通過內置編碼器和控制軟件,確保螺絲擰緊位置和順序的正 確性;具備便捷的防錯功能-操作者可在屏幕上看到產品照 片、確定下一處需擰緊的位置。如位置錯誤,螺刀將會被鎖定,只有位置正確時,螺刀才會啟動。此外,還可添加傳感器,對裝配過程進行進一步判別和控制。


EC系列電動或EC-Servo系列智能電動螺刀

對于電控單元的擰緊裝配,我們推薦使用高安全性的德派EC系列電動或EC-Servo系列智能電動螺刀,其可最大 限度地保證操作過程的安全性和裝配結果的可追蹤性,可用扭矩范圍為0.02-25Nm。EC系列電動產品的具有超高精 度的扭矩,標準偏差小于2%;而EC-Servo系列智能電動 螺刀控制更加精準,標準偏差小于1%。


螺刀順序控制器

其可在網頁界面自由編程,同時,提供多種基本和高級擰緊策略(扭矩控制、角度控制、扭矩控制角度監控、 摩擦力監控及補償、夾緊力控制等)。


潔凈低功耗型螺絲自動送料系統

自動傳送各類緊固件、料件,可將其輸送到螺刀的頂 端或指定拾取位置。具體來說,針對不同的應用,德派可 提供振動盤式送料機、潔凈送料機(零振動送料)、步進式送 料機和螺絲分揀盒等潔凈、低功耗送料解決方案。

智能潔凈型手動裝配工作站組件

DPU程序控制器

集成功能強大的工業PC和人機界面HMI,實現了全過程控制、實時數據獲取與顯示以及圖像編程。提供所有常 用的總線接口,可追蹤數據并且能夠與現場MES系統進行 通訊。


DSEC電氣柜

具備高安全穩定性的電氣柜,可連接任何常用電網提 供供電。




智能刀頭選擇器

具有先進的防錯功能,確??焖龠x擇合適的螺刀刀 頭,及每個連接采用正確的擰緊程序。


德派還可根據特殊的應用需求,提供豐富的智能潔凈 裝配解決方案,例如:塵屑顆粒清除單元-適用于高潔凈要 求的產品組裝;德派柔性智能送料模組(DFM)-在受控的 恒定壓力下可為產品提供機械防護;用于緊固件拾取的燈 顯送料模塊;用于貼標的卷軸式自動標簽機等等。


最后,我們再舉一個智能潔凈裝配的應用案例,該解 決方案已提供給位于我國東部的某知名汽車電子模塊供應 商,其極大地滿足了客戶的新產品試制項目的需求。該項 目包含五個智能型手動裝配工作站,用于動力電子單元IPU模塊的裝配??蛻籼岢隽艘韵聨醉椫攸c關注的要求:試制 產品可靈活更換、滿足其生產裝配工藝質量的要求、過程及結果可追溯、POKA-YOKE防錯功能。主要的系統模塊包 括:位置控制平衡臂、EC系列電動螺刀、刀頭選擇器、蓋 板裝配的壓裝裝置、密封性測試儀、用于組件數量控制的 燈顯送料模塊和連接客戶現場MES系統的連接模塊等,方 案示意圖如下:


為了順應NEV(新能源汽車)及Smart Car(智能汽車) 的發展大潮,更為了廣泛的智能化、精密化電子傳感器和電 控模塊的應用,裝配工藝中的“技術潔凈度”日益引發業界對智能潔凈型裝配自動化解決方案的高度關注,并逐步 成為整個生產過程鏈的關鍵工藝指標。德派智能型裝配工 作站正是應對這些變化和需求的‘利器’,其配備先進的 智能防錯裝置和安全功能設計,確保電子控制單元裝配過程的可靠性、可重復性并兼顧高靈活性。

智能潔凈型手動裝配工作站組件

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