При проектировании необходимо учитывать не только производственные процессы, но и простоту сборки для производителей оригинального оборудования (OEM). На этапе опытного производства новой модели автомобиля часто возникали трудности со сборкой трубопроводов системы кондиционирования воздуха, что приводило к значительным затратам на перепроектирование в дальнейшем. Внедрение синхронного проектирования для окончательной сборки позволило применять виртуальный анализ сборки и ограничения проектирования на этапе разработки трубопроводов системы кондиционирования. Такой подход эффективно снизил производственные затраты на этапе окончательной сборки и повысил эффективность производства. В данной статье описываются проблемы сборки и проектирования, возникающие при синхронном инженерном анализе трубопроводов системы кондиционирования воздуха, а также предлагаются соответствующие решения. Статья предоставляет ценные рекомендации по разработке систем трубопроводов хладагента в новых моделях автомобилей.

Введение в синхронное проектирование для окончательной сборки

Синхронное проектирование (СЗ) для окончательной сборки — это процесс, в рамках которого процессы окончательной сборки одновременно участвуют в этапах проектирования и разработки автомобильной продукции. В первую очередь он включает в себя проведение анализа процессов сборки цифровых моделей, производственных линий, оборудования и процедур сборки, что позволяет команде разработчиков вносить осуществимые изменения в конструкцию процесса. Его основная цель — выявление и устранение потенциальных проблем в конструкции изделия на этапах проектирования чертежей и создания цифровых моделей. Это позволяет принимать упреждающие меры против потенциальных проблем на этапе внедрения процесса, обеспечивая возможность производства новых моделей автомобилей и совместимость оборудования/инструментов.

Проектирование и монтаж трубопроводов системы кондиционирования воздуха

1. Состав системы трубопроводов хладагента автомобильного кондиционера переднего отсека

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

2. Вопросы проектирования и сборки трубопроводов хладагента в системах кондиционирования воздуха.

(1) В точке соединения между узлами трубопроводов высокого/низкого давления и расширительным клапаном системы ОВК пенопластовые прокладки, встроенные в трубопроводы высокого/низкого давления, чрезмерно толстые и жесткие. Это создает значительные помехи для передней панели, что затрудняет сборку трубопровода.

(2) Трубопровод системы кондиционирования воздуха высокого/низкого давления имеет собственные монтажные кронштейны (закрепленные на боковых панелях фюзеляжа и продольных балках). Монтажные отверстия имеют круглую форму, с недостаточным зазором для смещения отверстий по оси X. Из-за требований к точности подгонки и суммарных допусков отверстия для болтов могут не совпадать должным образом.

(3) Трубопроводы системы кондиционирования воздуха соединяются болтами и гайками. Во время прототипирования может возникнуть недостаток рабочего пространства для инструментов затяжки (например, ударных гайковертов). Помехи сохраняются даже при использовании коротких торцевых ключей в качестве замены инструментов затяжки.

(4) Во время сборки зажимной пластины соединения труб невозможно нанести хладагентное масло, что приводит к утечке хладагента после завершения работ. Соединение между узлами труб высокого и низкого давления системы кондиционирования воздуха не имеет гибкого шлангового участка, что затрудняет жесткое соединение труб и делает его подверженным деформации.

(5) Конструкция трубопровода неоптимальна, что часто приводит к таким проблемам, как ненормальные шумы и недостаточная рациональность сборки. Например, прокладка трубопровода недостаточно плотно прилегает к моторному отсеку, а заправочный патрубок кондиционера расположен слишком низко, чтобы обеспечить заправку.

3. Ограничения при проектировании трубопроводов системы кондиционирования воздуха.

Конструктивные ограничения представляют собой обязательные спецификации, выведенные на основе анализа повторяющихся проблем, возникающих в процессе внедрения и прототипирования новых моделей автомобилей. Они служат для выявления областей, требующих улучшения в последующих проектах. В ответ на вышеупомянутые проблемы сборки установлены следующие конструктивные ограничения:

(1) В качестве пеноматериала внутри прижимной пластины в точке соединения между трубопроводом системы кондиционирования воздуха высокого/низкого давления и расширительным клапаном системы ОВК следует использовать полиуретановый материал толщиной предпочтительно менее 15 мм.

(2) На кронштейне узла трубопровода высокого/низкого давления системы кондиционирования воздуха все монтажные отверстия, кроме основного установочного отверстия, должны иметь эллиптическую форму в направлении X (например, 8×10, в зависимости от характеристик болтов) для учета суммарных допусков. Точки соединения кронштейна с кузовом автомобиля должны включать в себя ограничители вращения (например, стопорные зажимы), чтобы предотвратить вращение кронштейна во время затяжки болтов, что может привести к деформации воздуховода. Кронштейны воздуховодов системы кондиционирования воздуха должны располагаться на жестких участках труб, чтобы избежать царапин на гибких шлангах.

(3) При первоначальном проектировании необходимо предусмотреть рабочий зазор при затягивании трубных соединений. При использовании углового пистолета заклепочная головка должна располагаться на расстоянии более 85 мм от хвостовой части шпильки; при использовании прямого пистолета заклепочная головка должна располагаться на расстоянии 40 мм от хвостовой части шпильки.

(4) Для соединений труб наружная часть должна быть направлена вверх в направлении Z (в направлении X не требуется), чтобы облегчить нанесение хладагента. Жесткие трубы не должны соединяться напрямую с другими жесткими трубами; одно из соединений должно включать гибкий переходник для шланга. Герметизация в месте соединения должна быть обеспечена надлежащим образом, например, путем добавления уплотнительной прокладки.

(5) Над заправочными отверстиями высокого и низкого давления трубопровода системы кондиционирования воздуха должен быть обеспечен зазор диаметром 50 мм и высотой 250 мм без препятствий. Кроме того, расстояние между заправочными отверстиями высокого и низкого давления должно быть соответствующим образом организовано (определяется размером сопла заправочного пистолета).

Заключение

В данной статье обобщены типичные проблемы, возникающие на этапе окончательной сборки систем холодильных трубопроводов для автомобильных кондиционеров. Благодаря применению параллельного проектирования на ранних этапах внедрения новой модели, ограничения, связанные с анализом чувствительности, были учтены на этапе проектирования. Такой подход позволил устранить недостатки в конструкции изделия, оптимизировать технологичность процессов окончательной сборки и снизить производственные затраты предприятия. Кроме того, статья предоставляет ценные рекомендации для разработки систем холодильных трубопроводов в будущих моделях автомобилей.