用户案例｜基于CETOL公差分析的电池母线装配优化

CETOL 6σ

5天前浏览109

引言：电动车电池安全的毫米级战场

在动力电池系统中，母线作为电流传输的核心部件，其装配精度直接影响系统安全性与效率。某型号电池母线的量产前测试发现：7.6mm的强制装配形变导致铜排塑性变形，强迫安装可能超过铜屈服强度，使接触电阻升高，存在短路起火风险。

本文通过某型号电池母线的真实工程案例，系统性解决装配形变、公差累积、热膨胀补偿等工程难题，最终实现形变量降低85.5%优化目标，为同类问题提供可复用的技术路径。

一、母线装配的挑战

在电池系统中，母线承担着电流传输的重要任务。然而，母线的装配过程面临诸多挑战，包括：

连接问题：母线是否能够顺利连接到电池端子？
间隙控制：母线与周边部件之间的最小间隙是否满足设计要求？
形变风险：母线在装配过程中是否会发生形变或偏转？
装配顺序：螺钉和螺母的锁紧顺序是否合理？
设计公差：螺钉孔的大小和形状是否符合装配条件？

这些问题不仅影响装配效率，还可能导致电气短路、触电风险以及功率损耗等问题，从而降低电池系统的整体性能。

二、初始装配设计问题

1. 原始装配流程（关键步骤）

母线预定位：套入螺柱#1 → 锁紧六角螺母#1
(+)极连接：母线与Bm正极端子对位 → 螺钉槽孔#2
(-)极连接：母线与Bn负极端子对位 → 螺钉槽孔#3

图片来自于网络

2. 检测发现的关键缺陷

问题点	量化数据	失效风险
螺钉#2安装形变	7.6mm强制形变	铜排塑性变形
螺钉#3安装形变	2.7-3.3mm位移	端子接触面偏移
螺钉#3下压位移	1.16mm Z向压缩	电池极柱过载

螺钉#3与螺钉槽孔在X⽅向上的余隙

螺钉#3与螺钉槽孔在Y⽅向上的余隙

螺钉#3在z⽅向上的形变

螺钉#2与螺钉槽孔在Y⽅向上的余隙

3. 初始方案缺陷机理

顺序错误：先锁死螺母#1导致自由度丧失
公差累积：螺柱#1定位公差(±0.3mm) + 螺钉槽孔余隙(±1.2mm) → 最大偏差叠加达4.1mm
强制装配：超过材料弹性变形极限

三、CETOL优化方案实施路径

1. 六类关键验证指标

电气连接可靠性：螺钉与螺钉槽孔配合余隙（X/Y方向）
机械形变控制：Z向形变量需小于1.5mm
装配顺序影响：锁紧顺序对残余应力的影响
结构兼容性：螺钉槽孔尺寸/形状公差（原设计±1.5mm）
热稳定性：温度循环下的位移补偿需求
安全间距：带电部件最小间隙（空气绝缘距离≥3mm）

2. 关键工艺优化步骤

螺柱#1预装：仅用手拧紧螺母#1，保留XY调节余量）
(+)极预定位：螺钉#2手动预紧（不施加扭矩）
(-)极精对准：调整螺钉#3至面贴合状态
最终锁固：按#1螺母→螺钉#3→螺钉#2顺序全扭矩锁紧

3. 实测性能提升

参数	初始值	优化值	改善幅度
螺钉#2安装形变	7.6mm	1.1mm	85.5%↓
螺钉#3形变位移	3.3mm→1.5mm	1.5mm	54.5%↓

螺钉#2与螺钉槽孔在X⽅向上的余隙

螺钉#2与螺钉槽孔在Y⽅向上的余隙

螺钉#3与螺钉槽孔在X⽅向上的余隙

螺钉#3与螺钉槽孔在Y⽅向上的余隙

四、深度设计优化建议

1. 螺钉槽孔结构改进方向

形状优化：将圆形孔改为长腰型孔
导向设计：在Y向增加15°导入斜面。降低装配难度
公差控制：控制关键配合尺寸公差带从IT12级提升至IT9级

五、温度对装配尺寸的影响

根据实际工况分析，温度变化会导致以下关键影响：

刚性连接限制：限制滑动，提升结构刚性和稳定性，需精确设计尺寸公差及装配条件。
柔性连接适应：通过灵活性适应变形、热膨胀和振动，与CETOL 6σ公差分析软件结合实现公差优化。

结语：从工程问题到技术闭环

本案例证实：通过CETOL公差分析技术，可系统性解决电池母线装配中的形变、公差、热补偿问题，且所有优化措施均基于实测数据。该方法已应用于3个国外量产项目，平均缩短开发周期42%，为动力电池精密装配提供了标准化路径，大大降低了动力电池的故障率，提高了电动汽车的安全性。

来源：CETOL

CETOL_线圈盒组合体公差计算

本文摘要：（由ai生成）这是一个应用在航天领域的线圈盒模型，该模型采用分阶段加工，因加工误差导致关键尺寸超差。通过公差分析，得出关键测量尺寸的最大值和最小值，并根据控制要求调整设计尺寸公差和形位公差，从而得到合理的公差分配。问题描述本案例是应用在航天上面的线圈盒模型，这个线圈盒模型的框架外轮廓尺寸为：6米X3米对于这个的线圈盒模型主要采用分阶段加工，把各个圆弧段合在一起就形成了下面的线圈盒模型。由于各个不同的圆弧段加工过程存在加工误差，导致最后组合在一起的线圈盒模型的关键尺寸测量尺寸出现超差现象。解决方案1）设置公差分析目标设置各个圆弧段在安装完成后，由各自的尺寸累积后形成的测量尺寸791mm是需要测量的关键尺寸，该尺寸的允许公差为正负0.1mm，测量尺寸的设置如下图所示：图2测量尺寸3另外还有一些中心距离也是需要控制的测量尺寸，下图设置了测量尺寸如下：图3线圈盒中心点测量尺寸4实施步骤分析设置在CETOLCATIA建模器的环境下选择工具，打开选项，设置变量的默认值，设置线性公差默认值为±0.2，尺寸公差默认值为±0.1，角度公差默认值为±0.5，GD&T公差默认值位±0.1。具体设置如下图所示：图4设置分析公差的默认值本次分析主要考虑位置尺寸和形位公差对分析结果的影响。具体底面轮廓度尺寸0.2和底面到内底面的距离尺寸20+0/-0.2的设置如下图所示：图5输入尺寸的设置2）求解启动分析界面，选择cetol设置的默认值作为分析设置。具体如下图所示：图7分析求解界面分析结果分析结果主要关心输出值的最大值和最小值。测量尺寸3的最大值为795.44mm，最小值为786.65mm。图8分析结果由上图得知，测量尺寸4的最小值为1786.75mm，最大值为1787.25mm。结果分析本次分析根据设计图纸给定的公差，计算由于各个圆弧段的尺寸公差和形位公差的累积后对最后测量尺寸的影响，分析得出关键测量尺寸的最大值和最小值，并根据控制要求调整各个设计尺寸公差和形位公差，从而得到合理的公差分配。