白车身尺寸偏差分析与控制

liuxianglong

　　焊装车间作为整车四大工艺中重要的一环，其白车身制造质量的好坏直接影响到整车性能的优劣，同时也影响到客户的直观感受。白车身尺寸精度是保证整车零部件装配精度的基础，本文对车身尺寸精度偏差进行了分析，并介绍了相关的控制措施。
　　白车身是由多达上百个具有复杂空间形面的钣金件，通过一系列工装装配、焊接而成（AP1X车型焊点有5?000多个），且生产批量大、节奏快。白车身的制造过程复杂，影响因素众多，其制造尺寸精度取决于各方面因素的综合作用，主要包含有零件状态、工装夹具、操作过程以及测量过程等几个方面（见图1）。
　　

　　零件状态
　　1．零件尺寸偏差
　　每个零件产品都会给出详细的技术要求，包含零件孔、线和面的尺寸公差以及形位公差、轮廓公差等，根据零件不同的用途，各公差也不尽相同。零件如果不满足产品的设计图样要求（尺寸超差），就会造成总成件尺寸的偏差。
　　零件尺寸偏差出现在冲压阶段，主要影响因素由冲压工序之间定位因素、冲压模具制造精度、冲压模具磨损及冲压机床参数变化等四方面构成。为此需采取如下措施：
　　（1）在模具设计初期，冲压件各工序的定位基准必须要保证统一。
　　（2）模具（拉延模、切边模和翻边整形模等）的部件结构及用材须满足相关技术要求。
　　（3）定期对模具进行检查维护，及时清除模膛里的杂物。
　　（4）每天开班前检查冲压机床的参数，保证符合工艺文件规定的参数要求。
　　（5）开班时，模具冲压出来的首个零件需要用检具进行尺寸测量，班中进行一定频次的抽查测量。
　　

　　2．零件变形
　　零件变形是引起尺寸偏差的又一因素，主要问题出现在零件的周转、包装运输过程。工人操作不当产生磕碰、周转和运输料架设计不合理以及转运过程不平稳等，都会产生零件的变形。部分零件变形状态是人无法通过目测识别的，即使能够识别修复也无法完全恢复至设计尺寸，造成车身尺寸偏差。所以，应结合零件的特点合理设计料架形式和运输方式，操作工岗前必须经过严格培训，以消除此类零件偏差。
　　工装夹具
　　工装夹具是保证白车身尺寸精度的最重要因素，其作用是保证所要焊接零件之间的相对位置和焊接件的尺寸精度，减少装焊过程中的变形，保证产品的一致性，提高装焊效率。焊接夹具主要由夹具体、定位单元和夹紧单元构成（见图2），工艺过程为装配（定位和夹紧）、焊接和取件，工装夹具在设计、制造、调试及使用维护等各个环节都存在产生尺寸误差的因素。
　　1．设计阶段
　　夹具设计首先要保证产品GDT图样的要求（冲压件、焊接件和装配件都采用统一的定位基准），同时需要满足MCP（关键控制点）要求。MCP完全包含GDT，但又不等于GDT，按照“3+2+1”原则。GDT仅考虑零件最少约束条件，以真实反映零件状态；工装夹具的定位必须使用过定位，因为工装夹具与检具、测量支架的工作状态不同，其在焊接生产过程中存在焊枪的作用力等，导致零件容易变形、滑移，进而影响零件之间的相对位置。所以，工装夹具上需要额外增加过定位，这些定位在产品GDT图样中并不存在，必须在MCP文件中进行规范的标识。
　　夹具设计时要求每个定位方向均可单独调节（包括定位销、定位块和压头），且所有的定位调整方向（垫片的调节方向）与车身坐标方向保持一致，根据夹具的加工精度调整垫片的设计总厚度为3mm或5mm（每片厚度分别为2mm、1mm、0.5mm、0.2mm或0.1mm）；对于需要控制钢板间隙的压头、翻转定位销、运动定位块以及特殊情况下的运动定位销都必须使用V型或者U型限位块，确保位置精度。
　　

　　夹具底板必须要留有圆孔作为夹具测量的基准点，基准孔尽量分布在夹具的4个角上，并且成矩形分布，其圆心的连线形成的矩形尽可能将夹具上所有的定位块、定位销包围。
　　设计时同时还要考虑操作工良好的操作性和焊枪焊接可达性，尽量在夹具夹紧状态下进行焊接作业，避免焊接变形。
　　2．制造阶段
　　对于制造要求，一般装焊夹具是整体式底板，其平面度必须符合如表所示的要求，其安装水平度必须控制在0.1mm/m范围内；底板上基准孔的位置精度为±0.02mm（基准孔之间的距离超过4m的基准孔位置精度为±0.06mm）。
　　一般工装夹具的定位块的加工精度要求为±0.1mm；位置精度为±0.1mm；材料要求采用45#钢，热处理硬度35～40HRC，表面发黑处理。定位销外径的公称尺寸为其定位零件的孔径名义尺寸，其制造尺寸精度要求为（-0.1mm，-0.15mm）；位置精度为±0.1mm；加工表面粗糙度为1.6mm；材料要求采用16mnCr钢，热处理硬度达50～55HRC，表面发黑处理。夹具运动定位机构的重复性精度要求不大于0.05mm，定位重复性差值不大于0.3mm。
　　夹具上每个压臂的压紧顺序需单独可调，零件如果采用2定位销定位，则定位销必须先到位后零件才能被压紧，零件如果采用“1定位销+1面+3面”定位，则定位销必须先到位，接着“1面”被夹紧，最后“3面”被夹紧。
　　夹具制造完成要进行夹具精度标定，并出具合格的三坐标测量报告，一般夹具基准孔的测量误差必须控制在±0.05mm范围内。如基准孔之间距离超过4m，则其测量误差必须控制在±0.08mm范围内，否则所建坐标系被视为无效。底板尺寸超过4m的夹具必须使用激光测量，不允许使用关节臂测量。
　　

　　3．调试阶段
　　焊接夹具进厂后，需要对夹具进行三坐标复测，避免由于包装运输过程中磕碰而导致的尺寸偏离，不允许使用最佳拟合方法建立坐标系，要求所有的夹具采用“3-2-1”方法建立坐标系。
　　夹具调试时，如果需要调整定位面或定位销，必须要填写相关的垫片调整记录，确保可追溯性。同时，为了保证夹具运动定位机构的重复性精度，还要对定位焊夹具做重复性验证，通常情况下，零件被定位夹紧固定后，在零件的匹配面打直径为5.0mm的孔，然后打开夹紧取出零件，再将零件放入工位夹紧（必须按设计的动作顺序夹紧、打开）；测量孔的直径并记录，反复打开夹紧5次，并记录测量值，焊接完成后再测量1次。如果测量数据不满足要求（孔的偏差不得大于0.3mm），需要分析改造夹具，严重的要重新制作，确保工装批量生产时装配尺寸的一致性。
　　

　　操作过程
　　操作过程因素主要包括班前TPM检查、零件装配、夹具开合以及焊接顺序、姿态等几方面。在非自动化制造中，操作过程标准化是控制过程尺寸偏差的有效手段，操作工根据SOS/JIS标准作业单操作，可以将人工操作的不一致、不稳定性降至最低（见图3）。
　　操作工在上岗前需要根据TPM检查表对夹具逐一进行点检：检查定位块、夹头是否有磨损、变形和松动；检查定位销是否松动、磨损；检查同步序气缸夹爪夹紧时的一致性；检查各部件紧固螺栓标注记号是否偏移；检查各部位气管及接头是否漏气。定期对夹具进行维护，及时更换磨损的定位块和定位销。
　　零件上件顺序和夹头夹紧先后顺序，必须要满足设计、工艺要求，同时操作工要目检零件是否放置到位，夹头是否夹紧到位；焊接过程中，在标准作业单上对焊点的位置、数量、间距和点焊顺序做明确规定，并且要求操作工严格执行。
　　操作人员的操作手法也会对车身尺寸产生影响。如焊枪电极杆与被焊零件的角度不垂直，易引起焊点扭曲和焊接变形；焊枪电极臂因位置不当而接触到临近位置的零件边缘，易引起焊接分流和零件变形。所以，在工装设计和后期调试优化过程中，应充分考虑到焊接设备的可操作性，操作工须经过培训才能上岗。
　　测量过程
　　车身尺寸偏差情况需要通过测量过程得到验证，只有尺寸测量准确，才能以此为基础指导后续的分析、整改措施的落实。测量对象有工装夹具、单件、分总成和车身骨架等；测量手段包括专用检具、三坐标测量机和测量尺规等。
　　我公司要求对焊接夹具的定位面、定位销定期进行三坐标检测，关键夹具6个月检测一次，定位焊夹具12个月检测一次，补焊夹具36个月检测一次，以确保夹具定位的准确度。对于已投产的批量生产车型，要求每班次三坐标测量一台白车身；如果是小批量试生产阶段，要求每个批次测量1～2台。
　　为了提升产品质量过程控制能力，完善公司质量监控体系，提升自主品牌的质量核心竞争力，公司引进了在线测量系统（见图4），在白车身补焊线末端设置一个工位，安装在线测量设备（车身底板下部区域设置固定测头，其他区域机器人携带柔性测头），利用“4组柔性测头+8组固定测头”的组合实施混合测量方案，对通过该工位的白车身尺寸进行100%测量，所有测量数据实时监控，尺寸超差系统会自动报警，再由尺寸工程师分析处理。该系统主要具备以下功能：监控白车身关键尺寸突变和波动；实时监控物料、工装、设备和人员班次变化；增加总装匹配问题的分析手段；持续降低CII指数，提高白车身制造稳定性。
　　结语
　　综上所述，从产品开发到制造出白车身是一个相当复杂的过程，涉及到的工艺种类繁多，各个环节相互影响、相互制约。我们必须要对每一个环节进行分析，严格把关，寻找其内在的规律，制定合理的质量管理方法，采用先进的测量设备和手段进行综合控制。只有这样，才能保证白车身具有良好和稳定的尺寸质量。
　　

wolfbloodjxl

写得不错，但希望更精一点。。。

lhl742848765

这些主要偏向于工艺这一块。