При проектировании необходимо учитывать не только производственные процессы, но и простоту сборки для производителя оригинального оборудования (OEM). На этапе пилотного производства новой модели автомобиля часто возникали трудности со сборкой трубопроводов системы кондиционирования воздуха, что приводило к значительным затратам на последующие модификации конструкции. Благодаря внедрению параллельного проектирования в процесс окончательной сборки, в процессе разработки трубопроводов системы кондиционирования воздуха были применены виртуальный анализ сборки и ограничения проектирования. Это позволило эффективно снизить производственные затраты в процессе производства и повысить эффективность производства. В данной статье кратко изложены проблемы сборки и проектирования, возникающие при синхронном инженерном анализе трубопроводов системы кондиционирования воздуха, а также предложены пути их решения, и даны ценные рекомендации по разработке трубопроводов системы кондиционирования воздуха для новых моделей автомобилей.

I. Введение в синхронизированное проектирование для окончательной сборки

Синхронизированное проектирование (СЗ) для окончательной сборки — это процесс, в котором процессы окончательной сборки интегрируются в фазу проектирования и разработки транспортного средства. В первую очередь он включает в себя проведение анализа процессов сборки цифровых моделей, производственных линий, оборудования и сборочных процессов, а также предоставление осуществимых изменений в конструкции для поддержки проектирования. Его основная цель — анализ проблем в проектировании изделия на этапах разработки чертежей и создания цифровых моделей, принятие эффективных мер заранее для решения потенциальных проблем, которые могут возникнуть в процессе реализации, тем самым обеспечивая возможность производства новой модели транспортного средства и ее совместимость с оборудованием и инструментами.

II. Монтаж и проектирование трубопроводов системы кондиционирования воздуха

1. Состав передней части моторного отсека: трубопроводы системы кондиционирования воздуха и хладагента.

Трубопроводы системы кондиционирования воздуха, в основном, включают в себя узел трубопроводов высокого и низкого давления системы кондиционирования воздуха, узел выхлопных труб системы кондиционирования воздуха II, узел выхлопных труб системы кондиционирования воздуха I (который может быть объединен с узлом выхлопных труб системы кондиционирования воздуха II в зависимости от особенностей сборки), узел трубопроводов низкого давления системы кондиционирования воздуха I и узел трубопроводов высокого давления системы кондиционирования воздуха I (который может быть объединен с узлом трубопроводов высокого и низкого давления системы кондиционирования воздуха в зависимости от особенностей сборки).

2. Проблемы с проектированием и монтажом трубопроводов хладагента системы кондиционирования воздуха.

(1) В месте соединения трубопроводов высокого и низкого давления с расширительным клапаном системы ОВК пенопластовая прокладка на зажимах, прикрепленных к трубам, слишком толстая и слишком жесткая, что вызывает чрезмерное сопротивление передней панели и затрудняет установку трубопроводов.

(2) Трубопроводы высокого и низкого давления системы кондиционирования воздуха поставляются с собственными монтажными кронштейнами (закрепленными на боковых панелях моторного отсека и продольных балках). Вырезы имеют круглую форму, но допуск на смещение в направлении X слишком мал; из-за сочетания точности подгонки и суммарных допусков отверстия для болтов не могут быть совмещены.

(3) Трубопроводы хладагента системы кондиционирования воздуха соединяются болтами и гайками; во время прототипирования недостаточно рабочего пространства для инструментов затяжки (например, аккумуляторного ударного гайковерта). Помехи сохраняются даже при использовании более короткой головки.

(4) Во время сборки трубных соединений невозможно наносить хладагентное масло на зажимы, и после завершения сборки возникают утечки хладагента. Отсутствует гибкий шланг, соединяющий узлы труб высокого и низкого давления с узлом труб высокого давления; жесткие трубы трудно соединять, и они подвержены деформации.

(5) Схема трубопроводов спроектирована недостаточно хорошо, что приводит к частым проблемам, таким как ненормальные шумы и плохая эргономика сборки; например, трубопроводы расположены недостаточно близко к моторному отсеку, а заправочный патрубок кондиционера расположен слишком низко для заправки.

3. Ограничения при проектировании трубопроводов для хладагента в системах кондиционирования воздуха.

Ограничения проектирования — это рекомендации, выведенные на основе анализа типичных проблем, возникающих при внедрении новых моделей автомобилей и в процессе прототипирования; они призваны выявить области, требующие улучшения в последующих проектах. В ответ на описанные выше проблемы сборки были установлены следующие ограничения проектирования.

(1) Пенопласт, используемый в зажимной пластине в месте соединения трубопроводов высокого и низкого давления системы кондиционирования воздуха и расширительного клапана ОВК, должен быть изготовлен из полиуретанового материала толщиной предпочтительно менее 15 мм.

(2) За исключением основных установочных отверстий, все отверстия в кронштейнах на узлах трубопроводов высокого и низкого давления системы кондиционирования воздуха должны иметь эллиптическую форму в направлении X (например, 8×10, в зависимости от спецификации болтов) для учета суммарных допусков. В точке соединения кронштейна с кузовом автомобиля должен быть предусмотрен механизм ограничения вращения (например, стопорная скоба), чтобы предотвратить вращение кронштейна при затягивании болтов, что может привести к деформации трубопровода. Кронштейны для трубопроводов системы кондиционирования воздуха должны быть спроектированы для установки на жесткие участки трубопроводов, чтобы избежать царапин на гибких шлангах.

(3) При проектировании системы необходимо учитывать рабочее пространство, необходимое для работы с инструментами для крепления трубных соединений. При использовании углового пистолета расстояние между головкой заклепки и концом шпильки должно быть больше 85 мм; при использовании прямого пистолета расстояние между головкой заклепки и концом шпильки должно составлять 40 мм.

(4) Мужской конец фитингов должен быть направлен вверх в направлении Z (направление X не требуется) для облегчения подачи хладагента. Жесткие трубы не должны соединяться напрямую друг с другом; в качестве промежуточного соединения следует использовать гибкий шланг, а соединение должно быть надлежащим образом герметизировано, например, путем установки уплотнительной прокладки.

(5) Над заправочными отверстиями высокого и низкого давления трубопроводов систем кондиционирования воздуха должно быть свободное пространство диаметром 50 мм и высотой 250 мм. Кроме того, расстояние между заправочными отверстиями высокого и низкого давления должно быть разумным (в зависимости от размера заправочного сопла).

III. Заключение

В данной статье обобщены типичные проблемы, возникающие на этапе окончательной сборки системы холодильных трубопроводов для конкретного автомобильного кондиционера. Включение ограничений SA в фазу проектирования посредством параллельного проектирования на ранних этапах внедрения новой модели позволило минимизировать недостатки конструкции, оптимизировать технологичность процесса окончательной сборки и снизить производственные затраты компании. Кроме того, статья предоставляет ценные рекомендации по разработке систем холодильных трубопроводов для новых моделей автомобилей.