叉车电器的防错及优化设计_赵龙.pdf

汽车电器2023年第2期叉车电器的防错及优化设计赵龙，李伟，崔慎兆，刘秋华，张亚鹏，张桂林（山东柳工叉车有限公司，山东 临沂276000）【摘要】针对目前电动叉车整车制造过程中出现的装配困难和装配错误等问题，本文从车架线束优化设计、结构设计优化、物料选型 3 个方面出发，采取不同措施降低装配难度，避免装配错误情况的发生。事实证明，通过以上 3 个方面的优化，叉车装配的难度降低，错误率大大减少。【关键词】车架线束的优化；防错；优化设计中图分类号：U463.62文献标志码：A文章编号：1003-8639（2023）02-0059-03Error Proofing and Optimal Design of Forklift Electrical AppliancesZAHO Long，LI Wei，CUI Shen-zhao，LIU Qiu-hua，ZHANG Ya-peng，ZHANG Gui-lin（Shandong Liugong Forklift Co.，Ltd.，Linyi 276000，China）【Abstract】In view of the assembly difficulties and assembly errors in the current electric forklift vehiclemanufacturing process，different measures have been taken from three aspects：the optimal design of the frame wiringharness，the optimization of structural design，and the selection of material to reduce the assembly difficulty andvoid assembly errors.Facts have proved that by optimizing from the above three aspects，the difficulty of forkliftassembly and the error rate can be greatly reduced.【Key words】optimization of frame wiring harness；error proofing；optimal design收稿日期：2022-07-041引言近年来，国家对新能源领域的政策扶持和补贴优惠力度大，国内新能源汽车行业乘东风之势发展迅猛。同样地，为了推广清洁能源用车，加快新旧动能转换，响应碳中和政策的号召，工程用车领域也在快速迈向电动化、智能化和无人化。随着电动叉车逐步推向市场，电动叉车的功能越来越多，智能化电器配置也越来越丰富，比如安全监控系统、车队管理系统、语音报警提示、智能管家、远程监控系统等。相应地，功能强大的同时，电器线路的设计与研发、通信协议的开发与匹配、控制逻辑的定义与实现也就更加复杂。电动车规模化发展比内燃车起步晚，电动车的应用和普及是一个逐步完善的过程。跟内燃车相比较，其成熟化的市场表现跟内燃车还存在差距。有报道的自动升降车窗功能失灵、电子显示屏黑屏、自燃、电子制动失灵等就已经有很多起。一方面，有电器设备本身设计的问题，另一方面，则很可能来源于整车装配的原因。电器连接错误，就会出现行走异常、举升异常、报故障码、车灯不亮、喇叭不响等状况。电器及线路的设计不合理，就导致装配困难、浪费人力、增加工时、装配效率低。在装配层面，复杂的电器线路对总装的工艺管控、品质保证和装配水平提出了更高的要求。为了减小总装生产线的工作压力，降低电器线路及器件的装配难度，简化装配流程，在设计阶段，可以通过对车架线束、结构设计和物料选型上进行优化来实现。2车架线束的优化设计车架线束连接整车的电器部件，起着给电器负载供电和传输信号的作用。由于车架线束原理复杂、结构庞大，制作和装配难度高、易接错等特性，因此在设计阶段就要从不同的方面做防错、简化、优化等处理，以降低制作和装配难度，避免接错的情况发生。2.1插接件防错多芯插件采用不同的规格，通过差异性选型可达到防错的目的。比如，同样是两芯插件，采用不同型号（图1）、作者简介赵龙（1988），男，硕士，工程师，主要从事叉车电器的研发设计。图1两芯插件示例Innovation reform/创新改革59DOI:10.13273/ki.qcdq.2023.02.012Auto electric parts No.02，2023规格、厂家的插件，使得插件的对接具有唯一性，可大大降低现场装配接错插件的可能。实物如图2所示。2.2插接件优化单芯插件可以通过调换公母插件形成公对母、母对公两种方式进行防错，但是2个以上的单芯插件无法使用该方法防错。可以把多个单芯插件（图3、图5、图7）统一成一个多芯插件（图4、图6、图8），这样不仅装配简单，而且能完全避免插错。2.3二极管改成装配式叉车电器中有很多类似喇叭、OPS阀等的感性负载，在供电断开的瞬间，感性负载产生感应电流。为了消耗掉感应电流，减小感应电流对电路和电器的影响，通常会在感性负载回路并联一个二极管。这样，在电流断开的瞬间，感应电流可以通过并联的二极管形成回路，把电流循环消耗掉。实际线束制作过程中，由于不同厂家技术水平不同，解读图纸的能力存在差异，经常会出现二极管方向插反的情况。二极管方向插反，相当于把感性负载短路，实际装车过程就会出现烧坏熔断丝或者仪表报故障码等情况。如图9所示，是二极管的图纸定义和正确的安装方式。为了避免接反错误的发生，除了在线束制作前跟厂家确认图纸以外，通常会要求厂家二极管采用可装配式（图10）。这样就算二极管装反，也可以在核对图纸或者排查故障过程中发现，从而采取返工措施更正二极管安装方向。2.4布局优化电器的同一类型插接件重复使用很多是不可避免的，比如，牵引控制器和泵控制器、牵引电机和泵电机、左右灯组件以及举升、侧移、倾斜微动开关等，插接器类型都是相同的。为了避免同样的插件插错位置，在电器线路设计阶段，可以通过布局优化规避这个问题。拿牵引电机和泵电机举例，两种电机都是通过解码器和温度传感器向外部传递信息，一般情况下，解码器接出的4芯插件和温度传感器接出的两芯插件，牵引电机和泵电机并没有差异。为了防止接错，牵引电机分支可以和加速器、制动开关线路做在一起，如图11所示。一旦接错，加速器和制动开关是无法进行对接的，这样就可以起到防错的效果。图2两芯插件实物图图84芯插件实物图3优化前单芯插件图示图4优化后4芯插件图示图54个单芯插件图6一个4芯插件图7单芯插件实物图10装配式二极管实物图9二极管线路设计图示创新改革/Innovation reform60汽车电器2023年第2期3结构设计优化3.1熔断丝盒安装孔位的优化如图12所示，熔断丝盒的固定孔位，一 端 是 直 径=6mm的通孔，另一端是外径为6mm的长条孔。这种设计改进，摈弃了两边都是直径=6mm的 圆 形 通 孔 的 设计。这种设计可以在保证圆孔形通孔一端固定熔断丝盒的同时，另一端长条孔可以允许一定的钻孔位置误差。这样既保证了安装的便捷，也降低了钻孔位置的准确性要求，减小了钻孔工作的难度。3.2DCDC安装孔位的优化同样，电压转化器的安装孔从圆孔（图13）改成长条孔（图14），也降低了对安装板固定螺纹孔相对位置精度的要求。同时，安装过程不需要孔对孔完全对齐才可装配，简化了装配过程。3.3组合信号灯安装板优化叉车护顶架后横梁安装组合信号灯的螺纹孔规格和孔距是固定的，这样可以减少同一车型护顶架的种类，方便统型，节省管理成本。但是组合信号灯由于供货厂家的不同，同时考虑到不同型号物料价格的差异，实际采购的物料往往跟护顶架的开孔位置不能完全对应，这就需要增加一个过渡板安装在护顶架后横梁和组合信号灯之间。由于不同厂家的组合信号灯出线位置也存在差异，圆孔形出线孔设计就存在局限性。组合信号灯出线位置跟圆孔形出线孔位置存在偏差的情况下，灯组件的实际安装存在困难。圆形出线孔（图15）改成矩形出线孔（图16），可以兼容出线位置存在差异的不同规格的后尾灯，提高了安装板的通用性。同时，豁口的加大可以节省钢板的使用，节约了成本。3.4加速器安装方式优化加速器需要固定在脚踏板的上方，传统的安装方式是螺栓与螺母、弹垫、平垫的组合，如图17所示。先把加速器用螺栓穿过脚踏板，在脚踏板的反面，依次在螺栓上套上平垫、弹垫、螺母，并将螺母紧固。由于脚踏板本身（图18）就是一块质量比较重的钢板，来回翻转钢板，是一个费时费力的工作。同时，还需要将螺栓和平垫、弹垫、螺母配合，紧固过程需固定住螺栓的另一头，操作过程繁琐。加速器安装方式优化后，螺母直接焊接在脚踏板下方，如图19所示，去除弹垫、平垫。这样，装配加速器只需螺栓穿过加速器，如图20所示，直接拧紧螺栓固定在踏板即可。节省物料，降低成本的同时，简化了安装流程，大大减少了加速器装配的工作量。4物料选型的优化4.1前照灯安装螺栓传统的前照灯安装是螺栓和螺母、弹垫、平垫的组合，这种方式使用物料多，而且厂家需根据前照灯支架的开口，对应匹配物料，物料选型错误，则会导致安装的差错。比如平垫选型错误或者缺失，就会导致弹垫卡到支架开口内，失去弹垫、平垫组合的缓冲和紧固作用。六角头螺栓（图21）换成法兰面螺栓（图22），则可以避免这个问题。图11牵引电机、泵电机线路分支位置示意图12熔断丝盒安装孔位设计改进图14优化后长条形通孔设计图13优化前圆形通孔设计图16优化后矩形孔设计图15优化前圆形孔设计图20优化后加速器固定方式图17优化前加速器固定方式图18优化前脚踏板通孔设计图19优化后脚踏板通孔加焊螺母图22六角法兰面螺栓图21六角头螺栓（下转第65页）Innovation reform/创新改革61汽车电器2023年第2期同时省去了弹垫和平垫，简化了物料，给现场的实际物料安装提供了便捷。4.2线路固定方式的优化线路通常使用圆钢固定，这种方式直观上比较简洁美观。但是由于圆钢跟管线路的接触面积小，在车辆发生颠簸、振动、侧倾等状况后，管线路容易挣脱圆钢的束缚，散落到其他位置，从而造成车辆行驶过程异响，管线路磨损。圆钢（图23）换成弯板（图24），增大了与管线路的接触面积，固定效果加强。同时，弯板省去了折弯工序，质量小，成本降低。5结论在劳动力成本升高、原材料价格上涨的今天，只有不断解放生产力，提高生产效率，降低物料成本，才能在竞争白热化的大环境下占有一席之地，叉车制造业更是如此。本文结合具体的生产实际，在设计阶段，从车架线束优化设计、结构优化以及物料选型3个角度出发，进行了详细的设计改进，以简化装配流程，降低错误发生率，节省原料使用，最终达到降本增效的目的。参考文献：1邓力夫.汽车电子电器构架设计及优化措施J.时代汽车，2020（20）：114-115.2朱文.汽车线束防错设计浅谈J.汽车电器，2016（2）：20-22.3张震华.防错技术在汽车线束设计与制造中应用研究J.汽车电器，2020（12）：49-56.4王冲.汽车线束防错设计探讨J.科学与信息化，2017（9）：136-138.（编辑杨景）图24弯板图23圆钢（上接第61页）3.2除霜风道改进的试验验证对改进除霜风道后的该车型重卡进行环境仓除霜试验验证，试验条件与改进前相同，试验中每间隔5min绘制一次除霜区域，试验共进行45min，试验结果如图15、图16所示。试验结果显示，除霜风道改进后，风窗玻璃的除霜面积大幅增加，A、B区域的除霜面积达到行业规范要求，侧玻璃除霜区域可以满足驾驶员观察后视镜的要求。4总结重卡车辆的除霜效果提升往往受限于经济成本、无针对性国标等各种因素的影响，导致除霜效果提升困难。本文通过重卡风窗玻璃除霜试验以及CFD分析，重点对影响除霜性能的因素进行探究，并提出两点改进方向，即增大除霜区域着风点风速和平均分配各出风口分风比例。经验证，该改进方案除霜效果提升明显，对重卡的除霜