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[分享] 一篇文章让你看懂新能源汽车发展对制造工艺与装备的影响

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发表于 2018-1-12 11:40:41 | 显示全部楼层 |阅读模式

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1、新能源汽车与传统汽车在制造上的主要差别
新能源汽车的制造一方面与传统汽车的制造在制造工艺与装备上有传承关系,另一方面由于新能源汽车采用了新的动力来源和驱动系统及其相应的控制系统,在制造上又与传统汽车在生产工艺与装备上存在着很大差异。其中变化最大的是在汽车动力总成的制造上。如果是纯电动新能源汽车,其动力总成的关键制造技术主要表现在以下几个方面:电池系统的制造及其工艺与装备、电动机系统的制造及其工艺与装备、电控系统的制造及其工艺与装备、另外还涉及高效方便的充电设施的制造与安装等。
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图1 “三横三纵”新能源研究开发布局
新能源汽车在整车车身的制造上,与传统汽车的车身差别不大,通常还是需要冲压、焊装、涂装等工艺及相应的设备和输送装置等。但冲压工艺中需要考虑由于电池、电控装置等在汽车中的安装位置引起的底板发动机仓、行李箱等冲压件及其总成的变化,需调整或设置相应的工序、模具等。在焊装工艺中需考虑由于更多轻量化材料的使用,如铝合金、碳纤维复合材料等的应用等,要求相应的连接工艺技术的创新,如新型粘接工艺、新型铆接工艺和新型焊接工艺等,以及相应的焊装夹具和焊装机器人。
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图2 宝马焊接车间
在总装配工艺流程中主要的变化是需相应的安排电池、电动机、电控装置、高压线束等新增零部件的装配以及电动空调、电动助力转向系统等电驱动的其他汽车零部件的装配工序和相应的工装。在装配工艺安排中特别强调了操作中的涉电安全性。在生产过程中,要求生产和存储区域应有效识别危险源,对电池的存储、运输、安装、接线和装配线的运行方面,都应制定安全防护措施(包括管理方案和应急措施)。生产线上应明确提出对温度与湿度、用电安全(电线的绝缘与裸露情况的处理)、安全防护方面的要求并具有相应的措施和装备。
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图3 江淮汽车装配线
在整车检测线上,新能源汽车工艺与装备传统汽车有明显差别。一般说来,整车检测涉及到汽车主要功能、性能检验的各个方面。传统汽车车辆从装配线上下来后都要进行排放、制动、悬挂、侧滑、车轮定位、灯光等多项检测;对于新能源电动汽车而言,新增了电驱动系统及高压电系统的检测等,加强了电性能和电安全性的检测。
2 、新能源汽车动力总成制造对金属切削加工工艺和装备的影响
在传统的汽车制造业中,金属切削工艺获得了广泛应用,发动机、变速器以及车桥、传动轴、制动器等零部件的加工制造中都要用到金属切削加工工艺。特别是在传统汽车动力总成的生产制造中,金属切削加工机床和切削加工刀具被大量使用,并对发动机和变速器制造的效率、质量和成本有着重要影响。
机床和刀具制造业与汽车制造业有着极为密切的关系,中国从2009年开始汽车产销量全球第一,相应地也连续多年机床消费量全球第一。同时汽车制造业也是对金属切削加工刀具需求量最大的行业。
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图4 中国各行业对刀具的需求
可是这一切,可能会由于电动汽车的快速发展而发生重大变化。对于纯电动汽车来说,其动力总成的制造不再需要传统的内燃发动机,相应地不再需要发动机缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴和连杆等零部件了,各类专门针对此类零件的加工研究开发出来的加工中心机床、自动生产线、硬质合金刀具、超硬刀具、复合加工刀具等都失去了英雄用武之地。
而相应的动力总成的这些零部件的加工车间,正是汽车制造业中使用金属切削加工机床和各类切削加工刀具量最大的部门,如果纯电动汽车的发展进入大批大量的生产并逐步替代传统动力总成的生产制造,会出现以下情况:
(1)金属切削加工机床和各类切削加工刀具的应用会逐步减少。
(2)原有的相关制造工艺和制造车间会转型。
(3)相关的制造工程师和生产线工人也会转换岗位,以适应新的生产制造工艺的需要。
(4)相关的机床和刀具制造企业会受到影响。
当然上面主要是针对纯电动汽车说的,对于目前发展势头也很好的混合动力汽车来说,由于其仍然保留着内燃机系统,那么内燃机制造中,缸体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴以及变速器相关零件等金属切削加工量最大的零部件件仍然在着,其对金属切削加工的需求就基本没有什么变化。另外即使是纯电动汽车,对金属切削加工需求基本保持不变的也有相当一部分零部件,如对车桥、减速器、差速器、传动轴、制动器等零部件的金属切削加工需求基本保持不变。而且还新增加了一部分需要金属切削加工的工作量,如在新能源汽车驱动电动机的制造中需要对电动机轴、电动机壳体等进行金属切削加工,对新增加的各类模具的金属切削加工等(其中包含各类特种加工)。
3、新能源汽车制造对上下游产业链的影响
新能源汽车的生产制造工艺及其装备发生了很大变化,其中汽车动力总成的制造变化最大。如果是纯电动新能源汽车,其动力总成的制造会在以下几个方面出现了新的需求:
(1)电池系统的制造及其工艺与装备、电动机驱动系统的制造及其工艺与装备、电控系统的制造及其工艺与装备、高效方便的充电设施的制造与安装及其工艺与装备等。例如,对于锂电池的生产来说,就需要下图所示的系统及其装备。
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图5 锂电池的制造生产系统
设备需求:真空行星搅拌机,将各种电池材料均匀的搅拌成浆状;电极涂布机,将搅拌后的浆料均匀涂膜在金属箔片上;卷绕机,将制造好的极片卷绕成电池;注液机,保证在流水化生产中高精度地将电解液真空注入电池包装材料内;化成测试设备,将做好的电池充电活化,产生电压,同时测试电池的容量等。
(2)新能源汽车的大规模制造和替代传统汽车将会对汽车制造的产业链发生很大影响,上游和下游都会受到影响。一方面是一些原有的需求量很大的原材料或零部件及其相关的工艺及装备不再需要了或减少了用量;另一方面是产生了新的需求。
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图6 新能源汽车产业链
如对上游来说,为了制造电池大量需要新型的电池正、负极材料和隔膜等零部件,需要有相应的制造这些零部件的工艺装备;对下游来说,出现了大量的对充电设施和充电服务的需求,增加了对电池回收. 处理的需求,同样需要有相应的工艺装备。
另外还需注意到,新能源汽车的制造从中小批量的生产到大规模的大批量生产,在制造工艺、制造所应用的装备和质量控制方法上都有重大的区别,在这过程中还会出现很多变化和新的需求,同时出于适应市场需求的柔性化生产要求也会对制造工艺与装备带来挑战和新的机遇。

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