汽车MEB新建电池壳生产线

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汽车MEB新建电池壳生产线爱孚迪(上海)制造系统工程有限公司，自1974年成立以来，活力、凝聚力、全球化和不断追求技术领先一直是我们的独特之处。 作为全球领先的创新、柔性且高度复杂的生产系统供应商，我们也是开发、设计和实施方面的专家。

汽车产业是国民经济重要的支柱产业，也是体现国家竞争力的标志性产业。节能与新能源汽车基于驱动技术的重大升级和转型，是汽车产业应对能源安全、气候变化和结构升级问题的重要突破口，将成为推动世界经济增长的重要新兴产业之一。我国已成为世界第一汽车产销国，在今后较长一段时期我国汽车产销量还将保持快速增长势头，按当前汽车燃油经济性水平估计，车用燃油年消耗量将突破4亿吨，由此带来的能源安全和环境问题将更加突出，产业技术转型升级压力巨大。大力发展节能与新能源汽车，加快推进节能与新能源汽车的产业化进程，既是有效应对能源和环境挑战，实现中国汽车产业可持续发展的必然选择。 为了迎接新能源汽车时代的到来，2017年9月，大众集团正式提出“RoadmapE‖战略，到2025年将推出共计超过80款全新的电动车型，年产销量将达300万辆，到2030年集团旗下300余款车型均将推出至少一款电动版本，是目前新能源规划车型数量与计划销量最多的车企，向新能源的转型最为坚决。为进一步缩短汽车的开发、生产和上市周期，提高研发效率并降低制造成本，大众将从2020年起，推出主要为纯电动打造，兼顾插混的MEB平台，大众的电动化进程将大幅提速。

上汽大众作为德国大众的合资子公司，参与了集团电动车战略，上汽大众MEB工厂于18年10月正式开工建设，规划年产量将突破30万台，整个工厂采用最新的生产和自动化技术，作为上汽大众长期合作伙伴，爱孚迪参与该项目自动化生产线的竞标，并最终获得电池壳产线项目。项目已于2018年12月收到中标通知书，并于2019年4月9日签订了正式的项目合同，合同金额约为人民币138,990,000元人民币（含13%增值税）。

目录

技术原理

新能源电动汽车最主要的部件是动力电池，电动机和能源控制系统，而动力电池要实现快速充电，安全等高性能,是技术门槛最高，也是利润最集中的部分。而电池舱作为电池的载体，除了起到保护电池组的作用，还需隔绝外部水和空气，并要给电池组在工作状态下持续降温，配有水冷系统，其尺寸及密封要求极高，为减轻自身重量同时方便导热，MEB电池壳采用全铝结构，其框架部分由10多个部件焊接而成，焊接难度大。

爱孚迪（上海）在项目开发过程中，结合客户的发包要求及标准，详细分析了电池舱产品的结构及工艺要求，并对标了国内外目前电池生产产线，最终制定了相关的产线的基本目标及工艺布局，并同时确定线体中需自行开发核心技术及设备。

该自动化线体分由9套PLC，92台机器人以及大量新型设备组成，线体分别是舱体框架生产线和舱体总成生产线两个主要部分：

1）舱体框架生产线负责将来料散件焊接及加工成框架整体，由以下主要工艺组成:零件合拼/高密度铝弧焊工作站/舱体加工数控机床/焊缝检测/在线尺寸监控/视觉上下件，其中高密度铝弧焊站和舱体加工数控机床系统为爱孚迪自主研发；

2)舱体总成生产线主要完成除框架以外的安装工艺，由以下主要工艺组成：自动清洁/自动涂胶/螺栓自动拧紧/Rivtac/自动气密检测/在线尺寸监控/Pallet输送及返回系统，其中自动气密检测站及Pallet输送及返回系统为爱孚迪自主研发。

关键技术难点攻克、关键技术水平及完成过程

（一）高密度铝弧焊站

1、内容概述

通过高精度，高密度，高稳定性的机械结构，结合变位机，焊接设备，使高密度同步焊接成为了可能。该焊接站还可应用于其他多零件，多工艺步骤的铝合金产品的焊接生产，具有广泛的应用前景。

2、研发难点及关键点

新研发的高密度铝弧焊站，需要兼容不同型号产品的焊接方案。对焊缝数量，长度，分布不尽相同的产品，通过调整焊接顺序，焊接速度，焊缝角度，加紧方案，冷却时间等参数，合理控制铝焊接对工件产生对热变形，同时满足客户对生产节拍和生产线柔性对要求。

3、研发过程

a) 通过对产品的分析，制定产品的上件顺序和工艺。

b) 通过有限元分析，分析零件在不同焊接顺序下焊接后的变型量，制定合理的焊缝分配方案，并互相作对比，以达到最优的状态。同时我们也在优化最新的算法，目前能将焊接顺序调整后重新计算的时间缩短到16个小时以内。

c) 根据不同的焊接顺序，设计铝弧焊工装。通过自主设计的变位机，满足在单一高密度工站和高节拍的要求下的焊接，并通过有限元分析，制定夹紧的位置，最大程度上控制零件的变型。

d) 在焊接站设计过程中，通过工艺仿真和有限元分析，科学指导夹具设计和焊接方案制定，使高密度工位中多台焊机同时焊接成为了可能，大大节省后期预集成和试加工时间。

e) 根据初版的焊接方案进行焊接站的现场预集成。通过预集成焊接过程中发现的问题，与模拟仿真和有限元分析的结论做对比，实时调整焊接顺序，焊接速度，焊接角度，热量，工装夹具等，使零件在进客户现场之前质量已经达到一定程度，大大减少的现场的调试时间。

自适应机加工机床

（电池舱加工数控机床系统）

1、内容概述

通过将双滑台的切换方案与三轴立式数控机床的结合，实现上下件与加工同步进行，零件被放入滑台工装后，采用激光测距仪器采集零件被加工面的尺寸信息，经过运算后用于修正加工的具体数值，滑台带动零件滑入加工区域，完成加工后滑出，再次检测，从而确保每个零件满足加工精度要求；

2、研发难度和关键点

节拍要求高，机床的机构设计中采用创新性双滑台结构形式，避免了等待时间，满足了单工位30JPH输出；零件的尺寸及表面粗糙度要求高，除通过数控机床自身加工精度保证，并采用在线检测来实现闭环控制；电气控制及程序部分需满足15套伺服控制单元同步工作；整个加工过程采用干式，避免产生废液，需确保单把刀具的零件加工量；作为铝加工工位需满足国家相关法规要求；

自动气密检测系统

1、内容概述

气密性作为电池舱最后一道也是最重要的检测要求，因此气密检测设备自身检测精度以及稳定性至关重要。设备先通过自动换模装置切换至对应零件的机械状态，待机械手放入零件后，定位框架通过气缸移动到位，伺服系统举升零件与其支撑平台至工作位，待定位完成后，对密封圈进行充气保压后，采用专业泄露检测设备进行检测，检测完成后工装恢复至初始状态下件。

2、研发难度和关键点

需要对零件所有开放面进行封堵，满足正负压状态下腔体及水冷板的密闭性；电池舱框架自身的形变和不稳定性，都会导致泄露间隙，需要气密设备封堵有足够的补偿量；受工位节拍限制，需要舱体与水冷板同步检测，但不可相互干扰；需通过重复性测试要求；满足三种零件测试要求，并实现全柔性切换；

Pallet传输及返回系统研发内容

1、内容概述

工位Pallet由带动力滚轮高速送至工位，当读码器读取到减速信号，变频器控制电机按设定好的曲线进行减速，通过滚床上的固定定位滚轮与Pallet定位块接触，对Pallet的Y/Z进行定位，编码尺控制Pallet到位停止，X向到位精度+/-2mm，通过定位销将PalletX向位置进行修正，最终整体定位精度控制在+/-0.1mm。通过快插连通Pallet电气，满足控制需要。相对传统的升降式输送系统，将原有实现输送及定位功能的水平和升降运动，简化为单一的水平运动，取消了升降过程，即节省了时间和硬件成本。同时节省出升降空间用于该系统Pallet和压板的返回线，满足整线循环的需要。

2、研发难度和关键点

整线节拍为60JPH，要求传输时间从12S缩减至10S；定位精度高，线体设备对Pallet的定位精度要求为+/-0.1mm；需要增加Pallet和压板的返回线，但受限高影响，无法采用空中返回方案；方便客户维修，结构简化；

爱孚迪（上海）制造系统工程有限公司，为FFTProduktionssysteme GmbH & Co. KG在中国设立的100% 控股子公司。是国际知名的高端品牌整车制造系统集成商，公司致力于创新生产技术的研发和应用，在白车身焊装和总装线领域具备核心竞争力。2019年5月，上海复星高科技（集团）有限公司通过集团及集团旗下管理的基金，设立上海爱夫迪自动化科技有限公司，完成了对FFT Produktionssysteme GmbH & Co. KG 100%股权的收购。爱孚迪（上海）始终注重中国市场的开拓及本土化，持续引入高新技术，实现技术成果转化和产业化，并结合本土实际进行融合和改造升级。公司为全球市场提供的高科技产品主要包括单面点焊枪，滚边系统，激光房，激光焊，激光钎焊等。爱孚迪压机包边新技术继续被引入中国市场。国际尖端技术的引入促进了我国汽车制造业水平的提升，为智能制造技术在我国的应用、为“中国制造”向“中国智造”的转变起到了极大的示范引领作用。

上汽大众MEB电池舱项目作为客户19年重点项目，爱孚迪（上海）也将其列为公司年度重点项目，投入大量技术研发人员参与设计。上汽大众MEB新建电池壳生产线项目金额近1.39亿人民币，该项目涉及的新能源汽车铝制电池舱智能精密制造成套设备攻克多个技术难点并形成公司独有专利，目前该项目已交付运行使用。

该线体具备以下核心技术突破及创新：

1）高节拍：目前国内外汽车自动产线最高节拍在60JPH左右,电池作为电动车核心部件，其产线节拍需一致，满足供货需求，铝制电池舱因其重量轻，强度高以及导热性强成为新能源汽车首选，但受其产品结构及工艺的复杂，至今还未有公司制造超过40JPH电池舱自动产线，该项目为国际首次实现了单一线体60JPH的电池舱生产线。

2)智能化：该项目控制系统采用分布式多自主智能系统，线体按照工艺分布拆解出不同功能模块，每个模块拥有自己的控制系统，通过网络获得指令，独立完成工作，并将生产中产品及设备故障信息上传，网络系统负责各功能单元的协同工作及信息传递，实现整线自组织能力。如电池舱加工数控机床系统配备有独立的PLC,可自主完成从来料/检测/加工/复检所有工序的工作，并同时将产品的加工信息及检测结果，通过网络传输给PLC和MEC系统。

3)兼容性：本次项目按其产品需要，拆分出多个独立功能模块，每个模块在研发中，充分考虑市场上同类产品的不同的规格需求，增加设备的兼容性，以便在后期其它项目中，整线可按照客户产品工艺及生产节拍需要，重新组合。所研发Pallet传输及返回系统可满足更大规格电池舱的生产，同时也可用于车身焊接车间的传输需要。

4)创新性：铝制电池壳因其产品较新，工艺复杂，市场上暂时无成功全自动化产线可借鉴，分析该产品结构及工艺后，选择参照焊装成熟工艺及标准，制定了项目的整体方案，并将其中四个核心技术立项作为本次项目研发方向。

5)高质量：按照产品及客户需要，对每个生产过程中设备运行状态进行自动监控，避免由设备故障造成产品质量故障，同时在每道工序完成后，都配备有对应检测工位及设备，所有故障信息都将传输给MEC系统，并将引导故障零件下线返修或者报废，整个质量控制为闭环控制，杜绝任何质量漏洞。

6）虚拟制造：项目研发过程中充分使用了各种虚拟制造技术：前期方案验证阶段，通过工艺规划软件将整线在电脑中建模，验证其方案可行性，并利用物流仿真软件，带入设备的开动率，计算整线的实际生产节拍；为避免现场阶段的框架焊接变形，详细设计过程中，对产品原材料进行测试获取性能参数，输入到力学分析软件所建模型中仿真，零件的散热及变形状态，确定了最佳焊接顺序及参数；详细设计完成后，采用虚拟调试技术，在电脑环境下对PLC及机器人程序进行编写和调试，缩短现场的调试过程，并验证前期节拍是否满足需要。

7）软件开发：作为研发的重要组成部分，软件的开发及调试贯彻整个项目的始终，每台独立开发的设备背后都有全新设计的软件程序保障其完美的工作。其中以数控机床及产品质量跟踪软件较为突出：项目所开发的电池舱加工数控机床共有15个伺服单元需要同时控制，并要保持与线体通讯及协作，现有成熟的电气控制及软件系统根本无法使用，只能选择全套重新开发；质量跟踪系统为确保产品每道工艺都能实现闭环控制，涉及到线上的所有工作及检测站，确保每个的产品及设备故障能被及时准确的传送。

通过该项目，公司掌握了电池舱产线的相关技术，并有针对性的开发出市场欠缺的相关技术设备，总结出此类线体整体开发方案。目前市场上的新能源汽车的保有量不足2%，伴随车辆的更新换代，其汽车新能源电池行业未来的市场空间巨大，公司通过该项目的成功实施，证明了其拥有电池舱生产线自主设计及制造能力，使行业客户对公司的研发能力充满信心，该项目为公司在新能源电池舱产业赢得了声誉，依托该项目的相关经验，爱孚迪参与后续多个电池舱项目投标，并成功承接了宝马的电池舱项目，本次项目所开发的机床等设备及总结出的方法也将一并被运用其中，有利于公司拓展新的业务板块并获得长期经济效益。

新能源汽车铝制电池舱智能精密制造成套设备同时也将产生极大的社会效益：

1）大幅提升我国新能源汽车电池舱制造水平。新能源车电池舱将呈现快速发展的态势，目前主要制造商和设备均为进口, 本项目应用多种技术创新性地解决了新能源汽车电池舱总装和测试方面的关键问题，能大幅提升新能源电池舱装备本土制造和集成水平；

2.本项目的研制成功及在国内的推广使用，可以节省新能源汽车厂商的设备投资，缩短项目的建设周期，从而有效降低整车生产的成本，提高国内消费者的消费性价比；

3.促进上海新能源汽车制造产业链共同发展。本项目产业化后，需要为数众多的产品作为配套，上海的供应商便会成为公司优先考虑合作的对象，这对上海新能源汽车制造产业链将会产生一定的拉动作用；

4.可提高对于市、区政府的财税贡献份额。