新能源汽车电池装配生产线工艺设计研究

新能源汽车电池装配生产线工艺设计研究

王志旭

上海先惠自动化技术股份有限公司

摘要：随着科学技术的不断发展，新能源汽车也在不断更新，越来越多的人选择购买新能源汽车。目前，新能源汽车正在不断普及，由于新能源汽车电池可以进行反复充电，其使用寿命也比传统燃油汽车更长。在生产新能源汽车电池时，必须对其装配生产线进行设计。根据新能源汽车电池生产的工艺要求，结合工业设计软件3D MAX进行新能源汽车电池装配生产线工艺设计，可以保证工作人员在生产过程中不会受到环境和天气因素的影响，保证生产过程的稳定性。本文介绍了新能源汽车电池装配生产线的工艺设计要求和技术要求，并根据对该生产线进行工艺设计研究进行分析和总结。

关键词：新能源汽车；电池装配；生产线工艺

引言：新能源汽车是现阶段发展的主流，其动力来源主要包括锂离子电池以及其他类型电池两大类，其作用在于为汽车提供充足的电力。在新能源汽车制造中，动力电池是其核心组成部分，直接影响着整车的动力性能。为了满足新能源汽车市场需求，应做好新能源汽车电池装配生产线的工艺设计工作。文章对其工艺设计内容进行分析与探讨，为提升新能源汽车市场竞争力提供参考，也为未来更好发展提供依据。

1.设计原则

1.先进性与实用性原则：在进行新能源汽车电池装配生产线的设计过程中，要确保新能源汽车电池装配生产线工艺设计的先进性与实用性，通过使用工业设计软件3D MAX对该生产线进行工艺设计，可以减少因工艺设计不当造成的产品质量问题，也可以提高生产线的工作效率。

2.先进性和安全性原则：新能源汽车电池装配生产线工艺设计过程中要符合国家相关法律法规和标准规范，同时也要保证工作人员在生产过程中的安全问题。新能源汽车电池装配生产线工艺设计要保证工作人员在生产过程中不会受到外界环境因素的影响，保证生产过程的稳定性。

3.合理性和可操作性原则：新能源汽车电池装配生产线工艺设计要保证企业生产规模与企业生产能力相匹配，同时也要考虑到企业未来发展需要，通过使用先进合理的工艺设计方法进行新能源汽车电池装配生产线工艺设计。

2.工艺方案设计

在新能源汽车电池生产工艺设计中，通常会采用两种以上的生产工艺进行生产，在实际生产过程中，为了保证新能源汽车电池的性能，要求新能源汽车电池装配生产线工艺设计必须符合相关要求。通过对新能源汽车电池装配生产线进行工艺设计，可以提高新能源汽车电池生产的效率，可以降低生产成本。为了使新能源汽车电池装配生产线的工作效率得到提高，在进行工艺设计时，需要对新能源汽车电池装配生产线的工作效率进行控制。首先可以通过工业设计软件3D MAX对新能源汽车电池装配生产线进行建模和渲染，并通过该软件对设计模型进行优化处理。在3D MAX软件中的优化处理功能模块可以帮助人们完成对新能源汽车电池装配生产线工作效率的控制。

3.设备布置

设备布置应在满足生产工艺要求的前提下，尽量减少对操作空间的占用，并为操作者提供便利。设备布置方案应结合生产实际情况，以效率最优为原则，充分考虑各设备的间距，使生产线布局合理、紧凑。比如在设计锂电池装配生产线时，就应当考虑到工人站与站之间的间距、站距等问题。此外，设备布置时还应充分考虑到后续生产和维修工作。如在设计中发现有一些设备不能满足现有生产条件时，需要进行合理变更，以确保生产线整体效率的提升。以锂电池装配生产线为例：其中有电池放入和取出设备、电池合装设备、分容检测设备以及码垛机器人等，在设计过程中应对上述内容进行综合考虑。其中电池放入和取出设备为单台设备，电池合装设备为多台，其中采用自动分容检测装置以及码垛机器人的方式进行合装，分容检测装置与码垛机器人通过提升机进行连接[1]。

4.车间总平面布置

在新能源汽车电池装配生产线工艺设计过程中，应以生产线实际生产情况为基础，对工艺流程进行合理规划。根据现有情况，选择最佳的空间布局方式，确保空间的完整性以及合理性，提高工作效率。在平面布置上，应主要考虑到车间内人员以及设备的具体数量、各区域的具体位置等因素。通常情况下，装配车间内人员数量多且密集，这就需要在保证安全的前提下对内部布局进行优化设计，保证在最短的时间内完成整体布局。设备的布置要考虑到产品类型、装配方式、质量要求以及工艺技术等因素。如生产不同容量电池所需设备类型有较大差异，为了实现设备间的合理交叉、方便管理，要对设备进行分类摆放。在对生产线布局进行设计时，应做到整体上合理，车间内部各区域面积要适当预留空间。

在设计时应保证车间地面平整性，为后续工艺布置提供便利条件。如果厂房为露天的形式，需做好厂房内部排水设计工作。此外，为了避免厂房地面积水现象的发生，应在地面铺设防滑垫或者设置排水沟等设施。另外需要注意对车间内物料运输道路进行规划设计[2]。

5.辅助设施及辅助工作

1.辅助设施：在新能源汽车生产中，为了保证生产效率，应建设相应的辅助设施。如电池检测设备，这是自动化设备中不可或缺的一种，主要是对电池质量进行检测，为后续生产线的工艺设计提供支持。除此之外，还应建立相应的数据管理系统，为电池生产提供必要的数据支持。

2.辅助工作：新能源汽车制造中涉及到的工作内容较多，需要进行全方位地配合，确保其顺利开展。比如机械设备的安装调试、生产场地设备控制、物流运输以及消防安全等，这些都是必须要做好的工作。除此之外，还要对操作人员进行培训和教育，使其熟练掌握工艺设计方案。此外，还应设立专门部门对整个生产过程进行监督管理与控制，对于出现的问题要及时发现并处理。这样才能有效提高新能源汽车电池装配生产线工艺设计质量和效果。同时，还能有效保证新能源汽车的生产质量和生产效率[3]。

6.物流系统设计

物流系统的设计应根据实际情况来进行，其是新能源汽车电池装配生产线工艺设计中的重要内容，在实际应用中会存在一定的困难。从目前情况来看，我国在物流系统设计方面的技术尚不成熟，与国外相比存在一定的差距。在新能源汽车电池装配生产线工艺设计中，应对物流系统进行优化设计，提升其整体效果。

1.新能源汽车电池装配生产线工艺设计过程中会存在一定的困难，主要体现在以下几个方面：首先，需要对物流系统进行优化，提升其应用效率；其次，需要对新能源汽车电池装配生产线工艺进行优化，保证其整体效果能够符合实际需求。

2.从新能源汽车电池装配生产线工艺设计角度来看，应采取有效措施来解决物流系统运行中存在的问题。首先是在物流系统设计过程中要积极采用先进技术，提升其运行效率；其次是在实际应用中需要加强对物流系统运行管理水平的提升；再次是对新能源汽车电池装配生产线工艺进行优化与完善，提升其整体效果。在此过程中还需要积极采用先进技术与设备[4]。

7.布局方式

新能源汽车电池装配生产线的布局方式主要包括：主生产线与辅助生产线的布局；主线与辅助线的布局等。根据新能源汽车电池装配生产线的实际情况，在进行工艺设计时，应当主要对主生产工艺过程进行设计，同时根据各个工序中的主要生产设备和主要操作人员确定各个设备的具体位置。由于新能源汽车电池使用寿命较长，新能源汽车电池生产企业应当对新能源汽车电池装配生产线进行适当的调整，保证在使用过程中不会受到天气和环境因素的影响。在对新能源汽车电池装配生产线进行工艺设计时，应当主要对主生产线和辅助线进行规划，保证各个设备之间不会相互干扰，同时还要保证主线与辅助线之间的距离适当[5]。

在新能源汽车电池装配生产线设计中，需要将各个工艺环节进行细化，将各环节之间的关系进行合理安排。在该生产线设计中，主要是将电池管理系统、控制器、动力总成、驱动系统等进行合理配置。根据新能源汽车生产企业的实际情况，可以将本项目设计为1条纯电动汽车电池生产线。具体包括三大部分：第一部分为电池单体组装；第二部分为电池模组组装；第三部分为电池 PACK组装。在总工艺流程中，单体、模组、 PACK生产过程可由不同的工序完成。在上述流程中，单体和模组组装主要通过机械手实现，模组需要用到流水线。而 PACK装配则通过流水线完成，同时可以在生产线上完成不同 PACK的组合。在自动化程度上，各工序均采用机械手及生产线完成。为了实现电池 PACK的自动化组装，整个系统由4台机械手、8台机器人及1台机械手分拣线组成。根据电池生产企业的实际情况，本项目工艺技术方案选择了锂电池生产设备中的真空吸滤机、真空注塑机、全自动包装设备等。其中真空吸滤机可对不同厚度的铝箔进行分离，以获得不同的孔径尺寸和材料厚度。在自动化程度上，选用了全自动化生产设备。

8.设备选型及布置

新能源汽车电池装配生产线的主要设备有：机械手、工位转盘、传送带、搬运小车。其中，机械手是新能源汽车电池装配生产线的主要设备，机械手可以将待生产的零部件抓取放在工位转盘上，并自动进行搬运，从而保证了生产线的灵活性和自动化水平。工位转盘是新能源汽车电池装配生产线中的重要设备。工位转盘采用滚动式结构，由机械传动系统组成，并由计算机进行控制，可以将产品进行快速检测、分类和存储。目前，我国的新能源汽车电池生产企业一般都会配备3~5个工位转盘，以提高生产效率和自动化水平。新能源汽车电池装配生产线上的传送带可以根据生产工艺要求，选择不同长度和宽度的传送带。最后在每个工位转盘上安装有控制装置。

结语：随着新能源汽车的普及，市场对新能源汽车的需求量不断增加。由于新能源汽车使用寿命比传统燃油汽车更长，所以企业要确保新能源汽车能够长期稳定生产，提高生产效率，保证员工的生命安全。在对新能源汽车电池装配生产线进行工艺设计时，通过利用3D MAX进行产品设计和开发，可以提高企业生产效率、保证工作人员安全。除此之外，在生产过程中还可以提高新能源汽车电池装配生产线的设计质量，从而使企业的生产效率得到提高。

参考文献：

[1]黄辉.新能源汽车电池装配生产线工艺设计[J].今日制造与升级,2022(09):106-108.

[2]穆永雷,耿华.新能源汽车电池装配生产线工艺设计研究[J].制造业自动化,2022,44(03):144-148.

[3]蓝恒,刘学博,孙琳洁. 为“免费”更换新能源汽车电池包，制造事故骗保[N]. 检察日报,2023-02-02(004).

[4]陈勇慧.新能源汽车电池包安装梁铝型材挤压模具设计[J].有色金属加工,2022,51(06):30-32.

[5]郭永玲,高媛媛,武帅,梁梓怡,陈璐璐.新能源汽车电池中重金属的提取与处理[J].时代汽车,2022(23):124-126.