汽車MEB新建電池殼生產線

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汽車MEB新建電池殼生產線愛孚迪(上海)製造系統工程有限公司，自1974年成立以來，活力、凝聚力、全球化和不斷追求技術領先一直是我們的獨特之處。 作為全球領先的創新、柔性且高度複雜的生產系統供應商，我們也是開發、設計和實施方面的專家。

汽車產業是國民經濟重要的支柱產業，也是體現國家競爭力的標誌性產業。節能與新能源汽車基於驅動技術的重大升級和轉型，是汽車產業應對能源安全、氣候變化和結構升級問題的重要突破口，將成為推動世界經濟增長的重要新興產業之一。我國已成為世界第一汽車產銷國，在今後較長一段時期我國汽車產銷量還將保持快速增長勢頭，按當前汽車燃油經濟性水平估計，車用燃油年消耗量將突破4億噸，由此帶來的能源安全和環境問題將更加突出，產業技術轉型升級壓力巨大。大力發展節能與新能源汽車，加快推進節能與新能源汽車的產業化進程，既是有效應對能源和環境挑戰，實現中國汽車產業可持續發展的必然選擇。 為了迎接新能源汽車時代的到來，2017年9月，大眾集團正式提出「RoadmapE‖戰略，到2025年將推出共計超過80款全新的電動車型，年產銷量將達300萬輛，到2030年集團旗下300餘款車型均將推出至少一款電動版本，是目前新能源規劃車型數量與計劃銷量最多的車企，向新能源的轉型最為堅決。為進一步縮短汽車的開發、生產和上市周期，提高研發效率並降低製造成本，大眾將從2020年起，推出主要為純電動打造，兼顧插混的MEB平台，大眾的電動化進程將大幅提速。

上汽大眾作為德國大眾的合資子公司，參與了集團電動車戰略，上汽大眾MEB工廠於18年10月正式開工建設，規劃年產量將突破30萬台，整個工廠採用最新的生產和自動化技術，作為上汽大眾長期合作夥伴，愛孚迪參與該項目自動化生產線的競標，並最終獲得電池殼產線項目。項目已於2018年12月收到中標通知書，並於2019年4月9日簽訂了正式的項目合同，合同金額約為人民幣138,990,000元人民幣（含13%增值稅）。

目錄

技術原理

新能源電動汽車最主要的部件是動力電池，電動機和能源控制系統，而動力電池要實現快速充電，安全等高性能,是技術門檻最高，也是利潤最集中的部分。而電池艙作為電池的載體，除了起到保護電池組的作用，還需隔絕外部水和空氣，並要給電池組在工作狀態下持續降溫，配有水冷系統，其尺寸及密封要求極高，為減輕自身重量同時方便導熱，MEB電池殼採用全鋁結構，其框架部分由10多個部件焊接而成，焊接難度大。

愛孚迪（上海）在項目開發過程中，結合客戶的發包要求及標準，詳細分析了電池艙產品的結構及工藝要求，並對標了國內外目前電池生產產線，最終制定了相關的產線的基本目標及工藝布局，並同時確定線體中需自行開發核心技術及設備。

該自動化線體分由9套PLC，92台機器人以及大量新型設備組成，線體分別是艙體框架生產線和艙體總成生產線兩個主要部分：

1）艙體框架生產線負責將來料散件焊接及加工成框架整體，由以下主要工藝組成:零件合拼/高密度鋁弧焊工作站/艙體加工數控機床/焊縫檢測/在線尺寸監控/視覺上下件，其中高密度鋁弧焊站和艙體加工數控機床系統為愛孚迪自主研發；

2)艙體總成生產線主要完成除框架以外的安裝工藝，由以下主要工藝組成：自動清潔/自動塗膠/螺栓自動擰緊/Rivtac/自動氣密檢測/在線尺寸監控/Pallet輸送及返回系統，其中自動氣密檢測站及Pallet輸送及返回系統為愛孚迪自主研發。

關鍵技術難點攻克、關鍵技術水平及完成過程

（一）高密度鋁弧焊站

1、內容概述

通過高精度，高密度，高穩定性的機械結構，結合變位機，焊接設備，使高密度同步焊接成為了可能。該焊接站還可應用於其他多零件，多工藝步驟的鋁合金產品的焊接生產，具有廣泛的應用前景。

2、研發難點及關鍵點

新研發的高密度鋁弧焊站，需要兼容不同型號產品的焊接方案。對焊縫數量，長度，分布不盡相同的產品，通過調整焊接順序，焊接速度，焊縫角度，加緊方案，冷卻時間等參數，合理控制鋁焊接對工件產生對熱變形，同時滿足客戶對生產節拍和生產線柔性對要求。

3、研發過程

a) 通過對產品的分析，制定產品的上件順序和工藝。

b) 通過有限元分析，分析零件在不同焊接順序下焊接後的變型量，制定合理的焊縫分配方案，並互相作對比，以達到最優的狀態。同時我們也在優化最新的算法，目前能將焊接順序調整後重新計算的時間縮短到16個小時以內。

c) 根據不同的焊接順序，設計鋁弧焊工裝。通過自主設計的變位機，滿足在單一高密度工站和高節拍的要求下的焊接，並通過有限元分析，制定夾緊的位置，最大程度上控制零件的變型。

d) 在焊接站設計過程中，通過工藝仿真和有限元分析，科學指導夾具設計和焊接方案制定，使高密度工位中多台焊機同時焊接成為了可能，大大節省後期預集成和試加工時間。

e) 根據初版的焊接方案進行焊接站的現場預集成。通過預集成焊接過程中發現的問題，與模擬仿真和有限元分析的結論做對比，實時調整焊接順序，焊接速度，焊接角度，熱量，工裝夾具等，使零件在進客戶現場之前質量已經達到一定程度，大大減少的現場的調試時間。

自適應機加工機床

（電池艙加工數控機床系統）

1、內容概述

通過將雙滑台的切換方案與三軸立式數控機床的結合，實現上下件與加工同步進行，零件被放入滑台工裝後，採用激光測距儀器採集零件被加工面的尺寸信息，經過運算後用於修正加工的具體數值，滑台帶動零件滑入加工區域，完成加工後滑出，再次檢測，從而確保每個零件滿足加工精度要求；

2、研發難度和關鍵點

節拍要求高，機床的機構設計中採用創新性雙滑台結構形式，避免了等待時間，滿足了單工位30JPH輸出；零件的尺寸及表面粗糙度要求高，除通過數控機床自身加工精度保證，並採用在線檢測來實現閉環控制；電氣控制及程序部分需滿足15套伺服控制單元同步工作；整個加工過程採用乾式，避免產生廢液，需確保單把刀具的零件加工量；作為鋁加工工位需滿足國家相關法規要求；

自動氣密檢測系統

1、內容概述

氣密性作為電池艙最後一道也是最重要的檢測要求，因此氣密檢測設備自身檢測精度以及穩定性至關重要。設備先通過自動換模裝置切換至對應零件的機械狀態，待機械手放入零件後，定位框架通過氣缸移動到位，伺服系統舉升零件與其支撐平台至工作位，待定位完成後，對密封圈進行充氣保壓後，採用專業泄露檢測設備進行檢測，檢測完成後工裝恢復至初始狀態下件。

2、研發難度和關鍵點

需要對零件所有開放面進行封堵，滿足正負壓狀態下腔體及水冷板的密閉性；電池艙框架自身的形變和不穩定性，都會導致泄露間隙，需要氣密設備封堵有足夠的補償量；受工位節拍限制，需要艙體與水冷板同步檢測，但不可相互干擾；需通過重複性測試要求；滿足三種零件測試要求，並實現全柔性切換；

Pallet傳輸及返回系統研發內容

1、內容概述

工位Pallet由帶動力滾輪高速送至工位，當讀碼器讀取到減速信號，變頻器控制電機按設定好的曲線進行減速，通過滾床上的固定定位滾輪與Pallet定位塊接觸，對Pallet的Y/Z進行定位，編碼尺控制Pallet到位停止，X向到位精度+/-2mm，通過定位銷將PalletX向位置進行修正，最終整體定位精度控制在+/-0.1mm。通過快插連通Pallet電氣，滿足控制需要。相對傳統的升降式輸送系統，將原有實現輸送及定位功能的水平和升降運動，簡化為單一的水平運動，取消了升降過程，即節省了時間和硬件成本。同時節省出升降空間用於該系統Pallet和壓板的返回線，滿足整線循環的需要。

2、研發難度和關鍵點

整線節拍為60JPH，要求傳輸時間從12S縮減至10S；定位精度高，線體設備對Pallet的定位精度要求為+/-0.1mm；需要增加Pallet和壓板的返回線，但受限高影響，無法採用空中返回方案；方便客戶維修，結構簡化；

愛孚迪（上海）製造系統工程有限公司，為FFTProduktionssysteme GmbH & Co. KG在中國設立的100% 控股子公司。是國際知名的高端品牌整車製造系統集成商，公司致力於創新生產技術的研發和應用，在白車身焊裝和總裝線領域具備核心競爭力。2019年5月，上海復星高科技（集團）有限公司通過集團及集團旗下管理的基金，設立上海愛夫迪自動化科技有限公司，完成了對FFT Produktionssysteme GmbH & Co. KG 100%股權的收購。愛孚迪（上海）始終注重中國市場的開拓及本土化，持續引入高新技術，實現技術成果轉化和產業化，並結合本土實際進行融合和改造升級。公司為全球市場提供的高科技產品主要包括單面點焊槍，滾邊系統，激光房，激光焊，激光釺焊等。愛孚迪壓機包邊新技術繼續被引入中國市場。國際尖端技術的引入促進了我國汽車製造業水平的提升，為智能製造技術在我國的應用、為「中國製造」向「中國智造」的轉變起到了極大的示範引領作用。

上汽大眾MEB電池艙項目作為客戶19年重點項目，愛孚迪（上海）也將其列為公司年度重點項目，投入大量技術研發人員參與設計。上汽大眾MEB新建電池殼生產線項目金額近1.39億人民幣，該項目涉及的新能源汽車鋁製電池艙智能精密製造成套設備攻克多個技術難點並形成公司獨有專利，目前該項目已交付運行使用。

該線體具備以下核心技術突破及創新：

1）高節拍：目前國內外汽車自動產線最高節拍在60JPH左右,電池作為電動車核心部件，其產線節拍需一致，滿足供貨需求，鋁製電池艙因其重量輕，強度高以及導熱性強成為新能源汽車首選，但受其產品結構及工藝的複雜，至今還未有公司製造超過40JPH電池艙自動產線，該項目為國際首次實現了單一線體60JPH的電池艙生產線。

2)智能化：該項目控制系統採用分布式多自主智能系統，線體按照工藝分布拆解出不同功能模塊，每個模塊擁有自己的控制系統，通過網絡獲得指令，獨立完成工作，並將生產中產品及設備故障信息上傳，網絡系統負責各功能單元的協同工作及信息傳遞，實現整線自組織能力。如電池艙加工數控機床系統配備有獨立的PLC,可自主完成從來料/檢測/加工/復檢所有工序的工作，並同時將產品的加工信息及檢測結果，通過網絡傳輸給PLC和MEC系統。

3)兼容性：本次項目按其產品需要，拆分出多個獨立功能模塊，每個模塊在研發中，充分考慮市場上同類產品的不同的規格需求，增加設備的兼容性，以便在後期其它項目中，整線可按照客戶產品工藝及生產節拍需要，重新組合。所研發Pallet傳輸及返回系統可滿足更大規格電池艙的生產，同時也可用於車身焊接車間的傳輸需要。

4)創新性：鋁製電池殼因其產品較新，工藝複雜，市場上暫時無成功全自動化產線可借鑑，分析該產品結構及工藝後，選擇參照焊裝成熟工藝及標準，制定了項目的整體方案，並將其中四個核心技術立項作為本次項目研發方向。

5)高質量：按照產品及客戶需要，對每個生產過程中設備運行狀態進行自動監控，避免由設備故障造成產品質量故障，同時在每道工序完成後，都配備有對應檢測工位及設備，所有故障信息都將傳輸給MEC系統，並將引導故障零件下線返修或者報廢，整個質量控制為閉環控制，杜絕任何質量漏洞。

6）虛擬製造：項目研發過程中充分使用了各種虛擬製造技術：前期方案驗證階段，通過工藝規劃軟件將整線在電腦中建模，驗證其方案可行性，並利用物流仿真軟件，帶入設備的開動率，計算整線的實際生產節拍；為避免現場階段的框架焊接變形，詳細設計過程中，對產品原材料進行測試獲取性能參數，輸入到力學分析軟件所建模型中仿真，零件的散熱及變形狀態，確定了最佳焊接順序及參數；詳細設計完成後，採用虛擬調試技術，在電腦環境下對PLC及機器人程序進行編寫和調試，縮短現場的調試過程，並驗證前期節拍是否滿足需要。

7）軟件開發：作為研發的重要組成部分，軟件的開發及調試貫徹整個項目的始終，每台獨立開發的設備背後都有全新設計的軟件程序保障其完美的工作。其中以數控機床及產品質量跟蹤軟件較為突出：項目所開發的電池艙加工數控機床共有15個伺服單元需要同時控制，並要保持與線體通訊及協作，現有成熟的電氣控制及軟件系統根本無法使用，只能選擇全套重新開發；質量跟蹤系統為確保產品每道工藝都能實現閉環控制，涉及到線上的所有工作及檢測站，確保每個的產品及設備故障能被及時準確的傳送。

通過該項目，公司掌握了電池艙產線的相關技術，並有針對性的開發出市場欠缺的相關技術設備，總結出此類線體整體開發方案。目前市場上的新能源汽車的保有量不足2%，伴隨車輛的更新換代，其汽車新能源電池行業未來的市場空間巨大，公司通過該項目的成功實施，證明了其擁有電池艙生產線自主設計及製造能力，使行業客戶對公司的研發能力充滿信心，該項目為公司在新能源電池艙產業贏得了聲譽，依託該項目的相關經驗，愛孚迪參與後續多個電池艙項目投標，並成功承接了寶馬的電池艙項目，本次項目所開發的機床等設備及總結出的方法也將一併被運用其中，有利於公司拓展新的業務板塊並獲得長期經濟效益。

新能源汽車鋁製電池艙智能精密製造成套設備同時也將產生極大的社會效益：

1）大幅提升我國新能源汽車電池艙製造水平。新能源車電池艙將呈現快速發展的態勢，目前主要製造商和設備均為進口, 本項目應用多種技術創新性地解決了新能源汽車電池艙總裝和測試方面的關鍵問題，能大幅提升新能源電池艙裝備本土製造和集成水平；

2.本項目的研製成功及在國內的推廣使用，可以節省新能源汽車廠商的設備投資，縮短項目的建設周期，從而有效降低整車生產的成本，提高國內消費者的消費性價比；

3.促進上海新能源汽車製造產業鏈共同發展。本項目產業化後，需要為數眾多的產品作為配套，上海的供應商便會成為公司優先考慮合作的對象，這對上海新能源汽車製造產業鏈將會產生一定的拉動作用；

4.可提高對於市、區政府的財稅貢獻份額。