在汽车行业,最初的产品设计方案决定了产品生命周期成本的70%-80%。因此,汽车产品开发前期的精益设计方案对产品成本控制具有重要意义,避免了后续产品频繁变更带来的巨大浪费。
电池托盘总成通过螺栓与车身纵梁连接,主要用于支撑电池和膨胀箱。
(1)零件数量:电池托盘总成(包括螺栓螺母)共有74个零件,其中:电池托盘支架由19个钣金零件焊接而成,零件厚度不完全一致;
(2)电池托盘支撑材料:DX52D+Z;
(3)组件重量:6.713千克;;
(4).装配工艺:钣金冲压后采用焊接工艺拼接焊接;
(5)部件成本:163.76元。
通过利用DFMA?软件进行电池托盘组装成本分析和精益设计分析,通过头脑风暴活动收集电池托盘组装精益设计方案,并对方案进行详细分析。最后考虑零件数最少的精益设计概念,电池托盘支架的19个钣金零件之间没有相对运动。只要安装可靠,强度符合要求,理论上19个钣金零件可以合二为一,用同一种材料制成。进一步,通过有目的的数据收集和标杆分析,福特金牛座电池托盘材料为注塑成型,材料采用PP+GF30。其中,PP+GF30材料具有超高耐热、高强度、高刚性的特点,密度:1.13±0.02g/cm3,洛氏硬度≥95R,抗拉强度≥ 65 MPa。简支梁缺口冲击强度≥40kj/m2;断裂伸长率≥8%;抗弯强度≥80 MPa;收缩率为0.5-0.8%。常用于电池支架、发动机冷却风扇等。
利用最少零部件精益设计理论,在保证电池托盘现有功能的前提下,对电瓶托盘支架进行全新设计,电瓶 托盘支架总成材料采用 PP+GF30 注塑一体成型,并将电瓶托盘支架整体注塑为 1 个零部件,采取卡接结构与车 架相连,最终方案为蓄电池托盘总成零部件数量减少为 7 个。在零部件数量减少的同时,满足了部件原有功能 要求,零部件成本大大减少,由于取消了标准件的固定,零部件质量得到大幅度提升,与车身的连接采用卡扣 结构,实现了蓄电池托盘总成的快速安装。
表 2 优化后方案-蓄电池托盘总成 BOM 表
通过在电池托盘总成中加入精益设计,零件数量由74个减少到7个,零件数量减少了67个,减少率为91%。电池托盘组件的重量从6.713kg减少到2.452kg,重量减少了63%。电池托盘支架安装采用夹持结构,紧固件数量由57个减少到0个,实现了100%取消紧固件数量,大大提高了零部件装配质量,质量成本降低86%;电池托盘总成制造成本由原方案的163.76元降至41.91元,总制造成本降低了74%。
表 3 优化前/后-蓄电池托盘总成对比分析