趙 龍， 李 偉， 崔慎兆， 劉秋華， 張亞鵬， 張桂林

（山東柳工叉車有限公司， 山東 臨沂 276000）

1 引言

近年來，國家對新能源領(lǐng)域的政策扶持和補(bǔ)貼優(yōu)惠力度大，國內(nèi)新能源汽車行業(yè)乘東風(fēng)之勢發(fā)展迅猛。同樣地，為了推廣清潔能源用車，加快新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，響應(yīng)碳中和政策的號召，工程用車領(lǐng)域也在快速邁向電動(dòng)化、智能化和無人化。隨著電動(dòng)叉車逐步推向市場，電動(dòng)叉車的功能越來越多，智能化電器配置也越來越豐富，比如安全監(jiān)控系統(tǒng)、車隊(duì)管理系統(tǒng)、語音報(bào)警提示、智能管家、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等。相應(yīng)地，功能強(qiáng)大的同時(shí)，電器線路的設(shè)計(jì)與研發(fā)、通信協(xié)議的開發(fā)與匹配、控制邏輯的定義與實(shí)現(xiàn)也就更加復(fù)雜。

電動(dòng)車規(guī)?；l(fā)展比內(nèi)燃車起步晚，電動(dòng)車的應(yīng)用和普及是一個(gè)逐步完善的過程。跟內(nèi)燃車相比較，其成熟化的市場表現(xiàn)跟內(nèi)燃車還存在差距。有報(bào)道的自動(dòng)升降車窗功能失靈、電子顯示屏黑屏、自燃、電子制動(dòng)失靈等就已經(jīng)有很多起。一方面，有電器設(shè)備本身設(shè)計(jì)的問題，另一方面，則很可能來源于整車裝配的原因。電器連接錯(cuò)誤，就會出現(xiàn)行走異常、舉升異常、報(bào)故障碼、車燈不亮、喇叭不響等狀況。電器及線路的設(shè)計(jì)不合理，就導(dǎo)致裝配困難、浪費(fèi)人力、增加工時(shí)、裝配效率低。

在裝配層面，復(fù)雜的電器線路對總裝的工藝管控、品質(zhì)保證和裝配水平提出了更高的要求。為了減小總裝生產(chǎn)線的工作壓力，降低電器線路及器件的裝配難度，簡化裝配流程，在設(shè)計(jì)階段，可以通過對車架線束、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物料選型上進(jìn)行優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)。

2 車架線束的優(yōu)化設(shè)計(jì)

車架線束連接整車的電器部件，起著給電器負(fù)載供電和傳輸信號的作用。由于車架線束原理復(fù)雜、結(jié)構(gòu)龐大，制作和裝配難度高、易接錯(cuò)等特性，因此在設(shè)計(jì)階段就要從不同的方面做防錯(cuò)、簡化、優(yōu)化等處理，以降低制作和裝配難度，避免接錯(cuò)的情況發(fā)生。

2.1 插接件防錯(cuò)

多芯插件采用不同的規(guī)格，通過差異性選型可達(dá)到防錯(cuò)的目的。比如，同樣是兩芯插件，采用不同型號（圖1）、規(guī)格、廠家的插件，使得插件的對接具有唯一性，可大大降低現(xiàn)場裝配接錯(cuò)插件的可能。實(shí)物如圖2所示。

圖1 兩芯插件示例

圖2 兩芯插件實(shí)物圖

2.2 插接件優(yōu)化

單芯插件可以通過調(diào)換公母插件形成公對母、母對公兩種方式進(jìn)行防錯(cuò)，但是2個(gè)以上的單芯插件無法使用該方法防錯(cuò)?？梢园讯鄠€(gè)單芯插件（圖3、圖5、圖7）統(tǒng)一成一個(gè)多芯插件（圖4、圖6、圖8），這樣不僅裝配簡單，而且能完全避免插錯(cuò)。

圖3 優(yōu)化前單芯插件圖示

圖4 優(yōu)化后4芯插件圖示

圖5 4個(gè)單芯插件

圖6 一個(gè)4芯插件

圖7 單芯插件實(shí)物

圖8 4芯插件實(shí)物

2.3 二極管改成裝配式

叉車電器中有很多類似喇叭、OPS閥等的感性負(fù)載，在供電斷開的瞬間，感性負(fù)載產(chǎn)生感應(yīng)電流。為了消耗掉感應(yīng)電流，減小感應(yīng)電流對電路和電器的影響，通常會在感性負(fù)載回路并聯(lián)一個(gè)二極管。這樣，在電流斷開的瞬間，感應(yīng)電流可以通過并聯(lián)的二極管形成回路，把電流循環(huán)消耗掉。實(shí)際線束制作過程中，由于不同廠家技術(shù)水平不同，解讀圖紙的能力存在差異，經(jīng)常會出現(xiàn)二極管方向插反的情況。二極管方向插反，相當(dāng)于把感性負(fù)載短路，實(shí)際裝車過程就會出現(xiàn)燒壞熔斷絲或者儀表報(bào)故障碼等情況。如圖9所示，是二極管的圖紙定義和正確的安裝方式。為了避免接反錯(cuò)誤的發(fā)生，除了在線束制作前跟廠家確認(rèn)圖紙以外，通常會要求廠家二極管采用可裝配式（圖10）。這樣就算二極管裝反，也可以在核對圖紙或者排查故障過程中發(fā)現(xiàn)，從而采取返工措施更正二極管安裝方向。

圖9 二極管線路設(shè)計(jì)圖示

圖10 裝配式二極管實(shí)物

2.4 布局優(yōu)化

電器的同一類型插接件重復(fù)使用很多是不可避免的，比如，牽引控制器和泵控制器、牽引電機(jī)和泵電機(jī)、左右燈組件以及舉升、側(cè)移、傾斜微動(dòng)開關(guān)等，插接器類型都是相同的。為了避免同樣的插件插錯(cuò)位置，在電器線路設(shè)計(jì)階段，可以通過布局優(yōu)化規(guī)避這個(gè)問題。拿牽引電機(jī)和泵電機(jī)舉例，兩種電機(jī)都是通過解碼器和溫度傳感器向外部傳遞信息，一般情況下，解碼器接出的4芯插件和溫度傳感器接出的兩芯插件，牽引電機(jī)和泵電機(jī)并沒有差異。為了防止接錯(cuò)，牽引電機(jī)分支可以和加速器、制動(dòng)開關(guān)線路做在一起，如圖11所示。一旦接錯(cuò)，加速器和制動(dòng)開關(guān)是無法進(jìn)行對接的，這樣就可以起到防錯(cuò)的效果。

圖11 牽引電機(jī)、 泵電機(jī)線路分支位置示意

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 熔斷絲盒安裝孔位的優(yōu)化

如圖12 所示，熔斷絲盒的固定孔位，一端是直徑Φ=6mm的通孔，另一端是外徑為6mm的長條孔。這種設(shè)計(jì)改進(jìn)，擯棄了兩邊都是直徑Φ=6mm的圓形通孔的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)可以在保證圓孔形通孔一端固定熔斷絲盒的同時(shí)，另一端長條孔可以允許一定的鉆孔位置誤差。這樣既保證了安裝的便捷，也降低了鉆孔位置的準(zhǔn)確性要求，減小了鉆孔工作的難度。

圖12 熔斷絲盒安裝孔位設(shè)計(jì)改進(jìn)

3.2 DCDC安裝孔位的優(yōu)化

同樣，電壓轉(zhuǎn)化器的安裝孔從圓孔（圖13）改成長條孔（圖14），也降低了對安裝板固定螺紋孔相對位置精度的要求。同時(shí)，安裝過程不需要孔對孔完全對齊才可裝配，簡化了裝配過程。

圖13 優(yōu)化前圓形通孔設(shè)計(jì)

圖14 優(yōu)化后長條形通孔設(shè)計(jì)

3.3 組合信號燈安裝板優(yōu)化

叉車護(hù)頂架后橫梁安裝組合信號燈的螺紋孔規(guī)格和孔距是固定的，這樣可以減少同一車型護(hù)頂架的種類，方便統(tǒng)型，節(jié)省管理成本。但是組合信號燈由于供貨廠家的不同，同時(shí)考慮到不同型號物料價(jià)格的差異，實(shí)際采購的物料往往跟護(hù)頂架的開孔位置不能完全對應(yīng)，這就需要增加一個(gè)過渡板安裝在護(hù)頂架后橫梁和組合信號燈之間。由于不同廠家的組合信號燈出線位置也存在差異，圓孔形出線孔設(shè)計(jì)就存在局限性。組合信號燈出線位置跟圓孔形出線孔位置存在偏差的情況下，燈組件的實(shí)際安裝存在困難。

圓形出線孔（圖15）改成矩形出線孔（圖16），可以兼容出線位置存在差異的不同規(guī)格的后尾燈，提高了安裝板的通用性。同時(shí)，豁口的加大可以節(jié)省鋼板的使用，節(jié)約了成本。

圖15 優(yōu)化前圓形孔設(shè)計(jì)

圖16 優(yōu)化后矩形孔設(shè)計(jì)

3.4 加速器安裝方式優(yōu)化

加速器需要固定在腳踏板的上方，傳統(tǒng)的安裝方式是螺栓與螺母、彈墊、平墊的組合，如圖17所示。先把加速器用螺栓穿過腳踏板，在腳踏板的反面，依次在螺栓上套上平墊、彈墊、螺母，并將螺母緊固。由于腳踏板本身（圖18）就是一塊質(zhì)量比較重的鋼板，來回翻轉(zhuǎn)鋼板，是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。同時(shí)，還需要將螺栓和平墊、彈墊、螺母配合，緊固過程需固定住螺栓的另一頭，操作過程繁瑣。

圖17 優(yōu)化前加速器固定方式

圖18 優(yōu)化前腳踏板通孔設(shè)計(jì)

加速器安裝方式優(yōu)化后，螺母直接焊接在腳踏板下方，如圖19所示，去除彈墊、平墊。這樣，裝配加速器只需螺栓穿過加速器，如圖20所示，直接擰緊螺栓固定在踏板即可。節(jié)省物料，降低成本的同時(shí)，簡化了安裝流程，大大減少了加速器裝配的工作量。

圖19 優(yōu)化后腳踏板通孔加焊螺母

圖20 優(yōu)化后加速器固定方式

4 物料選型的優(yōu)化

4.1 前照燈安裝螺栓

傳統(tǒng)的前照燈安裝是螺栓和螺母、彈墊、平墊的組合，這種方式使用物料多，而且廠家需根據(jù)前照燈支架的開口，對應(yīng)匹配物料，物料選型錯(cuò)誤，則會導(dǎo)致安裝的差錯(cuò)。比如平墊選型錯(cuò)誤或者缺失，就會導(dǎo)致彈墊卡到支架開口內(nèi)，失去彈墊、平墊組合的緩沖和緊固作用。

六角頭螺栓（圖21）換成法蘭面螺栓（圖22），則可以避免這個(gè)問題。同時(shí)省去了彈墊和平墊，簡化了物料，給現(xiàn)場的實(shí)際物料安裝提供了便捷。

圖21 六角頭螺栓

圖22 六角法蘭面螺栓

4.2 線路固定方式的優(yōu)化

線路通常使用圓鋼固定，這種方式直觀上比較簡潔美觀。但是由于圓鋼跟管線路的接觸面積小，在車輛發(fā)生顛簸、振動(dòng)、側(cè)傾等狀況后，管線路容易掙脫圓鋼的束縛，散落到其他位置，從而造成車輛行駛過程異響，管線路磨損。

圓鋼（圖23）換成彎板（圖24），增大了與管線路的接觸面積，固定效果加強(qiáng)。同時(shí)，彎板省去了折彎工序，質(zhì)量小，成本降低。

圖23 圓鋼

圖24 彎板

5 結(jié)論

在勞動(dòng)力成本升高、原材料價(jià)格上漲的今天，只有不斷解放生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)效率，降低物料成本，才能在競爭白熱化的大環(huán)境下占有一席之地，叉車制造業(yè)更是如此。本文結(jié)合具體的生產(chǎn)實(shí)際，在設(shè)計(jì)階段，從車架線束優(yōu)化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及物料選型3個(gè)角度出發(fā)，進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)改進(jìn)，以簡化裝配流程，降低錯(cuò)誤發(fā)生率，節(jié)省原料使用，最終達(dá)到降本增效的目的。