簡析汽車白車身尺寸精度控制方法

楊鳳兵

摘要：汽車車身是整車最重要的構(gòu)成部分，車身尺寸的制造質(zhì)量將對整車的外觀、性能等造成最直觀的影響。隨著國內(nèi)汽車市場競爭逐漸激烈，汽車產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，生產(chǎn)制造時間縮短，車身尺寸質(zhì)量控制已經(jīng)成了很多汽車制造企業(yè)關(guān)注的焦點。為提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量，保證制造過程的順利進行，必須對車身的尺寸精度進行有效控制。文中列出了白車身尺寸精度影響因素、檢測手段、控制方法。還結(jié)合實例描述了車身制造尺寸精度控制方法，為車身尺寸精度控制提供了有效解決方案。

關(guān)鍵詞：車身制造；車身尺寸；三坐標測量；控制方法

1引言

隨著國內(nèi)經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們生活水平普遍提高，汽車保有量穩(wěn)步提升。汽車廠商為吸引廣大消費者眼球，都在積極對汽車進行更新設(shè)計，但大多數(shù)的情況是對車身結(jié)構(gòu)進行改變，其余部件基本沒有太大的改變。如果車身設(shè)計不合理，尺寸不合格，將對整車造成非常大的影響！整車制造質(zhì)量的水平包括：尺寸精度、焊接和外觀匹配質(zhì)量等幾方面。而白車身尺寸精度是保證整車零部件裝配的基礎(chǔ)。車身制造涉及沖壓和焊接工藝、尺寸和表面質(zhì)量控制等。白車身制造技術(shù)水平已經(jīng)成為衡量汽車企業(yè)制造水平的重要標志。車身制造過程復(fù)雜影響因素眾多，整車制造尺寸精度取決于各方面綜合因素的共同作用。

2車身尺寸質(zhì)量控制意義

車身是整車的主體框架，車身上會裝配成百上千個部件，是各個零件的載體，制造工藝復(fù)雜。車身尺寸質(zhì)量控制非常重要！車身尺寸質(zhì)量控制技術(shù)最能體現(xiàn)一個汽車制造企業(yè)的綜合實力。車身尺寸精度會直接影響到汽車出廠之后的外觀及各個部件的性能。如果出現(xiàn)質(zhì)量問題將會影響汽車使用者的使用體驗，會對汽車生產(chǎn)企業(yè)造成不良影響，并影響該汽車品牌未來發(fā)展。為打造出優(yōu)秀的汽車品牌，提高國產(chǎn)汽車品牌質(zhì)量，必須對車身尺寸精度進行控制，以提高我國汽車制造企業(yè)的制造水平。

3車身尺寸精度影響因素

車身是由很多的沖壓件經(jīng)上百條流水線焊接組合而成。全部沖壓件的定位點超過上千個，焊點超過四千，且車身的裝配不屬于同一層次結(jié)構(gòu)的裝配，每個環(huán)節(jié)都有各自的層次結(jié)構(gòu)。影響車身制造尺寸的因素有很多。就制造過程而言包含：零件狀態(tài)、工裝夾具、操作過程、測量過程等幾方面。

3.1零件偏差

車身焊裝零件基本全部為沖壓件，它主要分為兩類，一類是表面的外覆蓋件，另外一類是內(nèi)部結(jié)構(gòu)沖壓件。其形狀都非常復(fù)雜，而且都需要達到標準的精度要求。其生產(chǎn)制造會經(jīng)過沖壓、剪切、彎曲、拉伸、擴張、翻邊等多個不同工藝流程。必須要按照圖紙標準進行設(shè)計。沖壓件在包裝和運輸過程引起的變形是產(chǎn)生尺寸偏差的一個因素。變形無法通過目測識別。即使修復(fù)也無法完全恢復(fù)至設(shè)計尺寸狀態(tài)，需結(jié)合零件的特點合理設(shè)計包裝運輸方式，以消除此類零件偏差。沖壓件回彈問題是影響沖壓件尺寸的最大因素。板材經(jīng)沖壓之后會產(chǎn)生應(yīng)力變形，其形狀和尺寸都產(chǎn)生了變化。上述原因都是由沖壓件模具、人為操作或者沖壓機械的問題引起的。想保證沖壓件的尺寸精度，就要利用三坐標測量儀參照零件圖紙進行常規(guī)的檢測，以確認沖壓件是否符合圖紙設(shè)計要求。

3.2工裝夾具

工裝夾具是保證車身零件焊接質(zhì)量的定位和裝配載體。車身主要由薄板沖壓件焊接組成，按照“321”定位原理來設(shè)計車身焊接夾具已經(jīng)不適用，第一基面上定位點數(shù)目應(yīng)大于3。零件的定位效果不僅取決于定位點數(shù)目，還取決于定位點分布形式。在車身生產(chǎn)制造過程中，工裝夾具的材料性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計、夾具與零件的匹配情況都將影響到工裝夾具長期使用的尺寸精度。

3.3操作過程

在非自動化線制造過程中，控制過程偏差最有效手段是實施操作過程標準化，實施標準化操作后，人工操作的不一致、不穩(wěn)定、不確定性將會降至最低。在V車型投產(chǎn)初期，車頂總成前、后橫梁z向尺寸波動較大。分析發(fā)現(xiàn)車頂總成與蓋橫梁內(nèi)外板匹配面上共有44個焊點，焊點的焊接順序顯著影響了車頂與橫梁匹配尺寸精度。通過對焊點焊接順序進行調(diào)整和優(yōu)化，此處尺寸偏差以及尺寸穩(wěn)定性得到了有效改善和控制。

在V車型尺寸監(jiān)控中還發(fā)現(xiàn)：行李箱開口兩側(cè)翻邊區(qū)域z向尺寸波動較大。經(jīng)分析是焊接過程中焊槍電極臂和零件產(chǎn)生干涉導(dǎo)致變形。經(jīng)對焊槍電極臂形狀進行優(yōu)化和改進后，此處翻邊區(qū)域z向尺寸的穩(wěn)定性得到有效的改善。

3.4測量過程

測量過程對尺寸精度的影響是獨立于其他幾種影響因素的。車身尺寸偏差需要通過測量加以驗證。測量分析系統(tǒng)可以對車身尺寸數(shù)據(jù)進行分析和測量，有效的判斷被測量零件是否有尺寸質(zhì)量問題。三坐標測量機是現(xiàn)代汽車制造中普遍使用的車身尺寸測量設(shè)備，如：懸臂式、龍門式和關(guān)節(jié)臂式三坐標測量機。因其測量精度高、可編程控制，適用于整車車身、分總成零件的高頻次測量。測量分析系統(tǒng)會自動繪制出車身尺寸質(zhì)量的線性分布圖，并生成分析報告，方便技術(shù)人員的分析。

4車身尺寸精度質(zhì)量控制方法

4.1基于測量的尺寸精度控制

車身尺寸數(shù)據(jù)的檢測、采樣和尺寸數(shù)據(jù)跟蹤是實現(xiàn)整車裝配過程監(jiān)控的基礎(chǔ)。測量方法決定了車身裝配過程監(jiān)控的精確性、有效性。三坐標測量是檢測白車身零件、分總成和車身骨架的重要檢測手段，憑借其測量精度高、可編程控制，已經(jīng)成為國內(nèi)、外汽車制造企業(yè)的重要檢測設(shè)備。

基準點，在三坐標測量機的機器坐標系下，根據(jù)整車設(shè)計基準建立整車坐標系。在整車坐標系中，又可將車身劃分為不同的功能區(qū)域。并在各功能分區(qū)建立局部坐標系，局部坐標系由分區(qū)基準點構(gòu)造而成。

功能尺寸，在整車裝配過程中，還需要考慮各個裝配零件之間的相對尺寸精度，稱為功能尺寸。功能尺寸是為檢驗各個零件、分總成、總成之間制造尺寸是否符合產(chǎn)品的設(shè)計要求，以保證其下一級裝配尺寸精度而定義的尺寸。圖1所示為S車型白車身后蓋區(qū)域在局部坐標系下的功能尺寸。車頂后部與后蓋z向匹配區(qū)域從左至右共有六組測量點。報告上顯示最后一臺車六個測點的偏差雖然都在公差范圍內(nèi)，但功能尺寸z向平整度左右落差超差，則不能滿足后續(xù)裝配要求。

4.2基于裝配的尺寸精度控制

裝配偏差與三坐標的測量結(jié)果存在差異的原因包括：設(shè)計偏差、沖壓工藝、模具偏差以及零件裝配偏差等。這個時候應(yīng)優(yōu)先考慮以保證整車裝配、功能滿足質(zhì)量標準為前提，如果需要穩(wěn)定偏差，應(yīng)該對定義的測量公差做相應(yīng)的調(diào)整。在SK車型投產(chǎn)的初期，車間裝配線反饋：左右尾燈裝配間隙、平整度不符合質(zhì)量標準要求，三坐標測量均滿足公差標準要求。經(jīng)分析產(chǎn)生差異的原因是側(cè)圍外板沖壓件零件尺寸偏差和側(cè)圍外板總成KD件焊接偏差造成的。鑒于此種情況，根據(jù)裝配實際偏差對尾燈定位基準工裝進行調(diào)整，滿足裝配尺寸質(zhì)量標準，而此時測量偏差已超出公差標準要求。這樣實際零件尺寸已經(jīng)和設(shè)計標準不符，而尾燈裝配的外觀質(zhì)量是合格的，需要對測量公差標準進行相應(yīng)的調(diào)整。

5車身尺寸精度控制實例

車身焊裝生產(chǎn)線的投產(chǎn)過程包括：投產(chǎn)前的單車試制、小批量生產(chǎn)、批量生產(chǎn)幾個階段。在試制和小批量生產(chǎn)階段，車身尺寸偏差較大，問題集中反饋到試制車身的測量結(jié)果上，需要進行逐車測量，必要的時候需要對分總成進行逐個工序測量，以查找偏差產(chǎn)生的原因，這時應(yīng)嚴格保證沖壓件質(zhì)量、夾具質(zhì)量，以及制造和測量結(jié)果的統(tǒng)一性。改進范圍包括：零件狀態(tài)優(yōu)化、工裝夾具改造和調(diào)整，及操作過程優(yōu)化等工作。在批量生產(chǎn)階段，基于生產(chǎn)過程和測量兩方面都需要對尺寸偏差進行監(jiān)控。三坐標測量的主要目的就是監(jiān)控生產(chǎn)線生產(chǎn)狀態(tài)的穩(wěn)定性。檢測的頻次可以由試制階段逐車檢測更改成定頻次抽檢。如果尺寸偏差已經(jīng)產(chǎn)生，應(yīng)首先判定偏差點的類別以及分布的位置，進而確定尺寸偏差產(chǎn)生的根源。

5.1 V車型右側(cè)儀表板安裝支架問題分析。

三坐標測量報告顯示V車型右側(cè)儀表板安裝支架功能尺寸FRKRY1130 x向超差。查看Inline在線測量數(shù)據(jù)趨勢與其一致。根據(jù)尺寸報警流程及時向相關(guān)部門報警！經(jīng)分析原因為：水箱工位備板更換導(dǎo)致儀表板安裝支架產(chǎn)生傾斜。兩點之間x向的功能尺寸出現(xiàn)超差。經(jīng)過幾輪的調(diào)整優(yōu)化，跟蹤三坐標和Inline測量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)此尺寸已經(jīng)得到控制和改善，最終功能尺寸數(shù)據(jù)得到控制并恢復(fù)到正常范圍，跟蹤三周數(shù)據(jù)沒有出現(xiàn)批量性超差（見圖2）。

5.2 V車型前橋外傾問題分析

汽車四輪定位角度是存在于懸架系統(tǒng)和各活動機件之間的相對角度，正確的車輪定位角度可保持車輛直線行駛，改善車輛的轉(zhuǎn)向性能，確保汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠自動回正，避免因軸承受力不均勻，損壞失去精度；另外還可保證輪胎與地面緊密接合，減小懸架系統(tǒng)磨損、輪胎磨損、降低油耗。

6結(jié)語

車身尺寸精度質(zhì)量控制難度大要求高，隨著汽車外觀和造型設(shè)計越來越復(fù)雜、道路環(huán)境的改善。使得汽車運行速度越來越快，以及客觀環(huán)境的變化對汽車制造質(zhì)量的控制提出了更高的要求。車身尺寸的精度控制能夠真實有效的反應(yīng)出一個汽車制造企業(yè)的生產(chǎn)制造水平，也是汽車在生產(chǎn)過程中非常關(guān)鍵的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)。通過車身尺寸精度的質(zhì)量控制，能夠及時發(fā)現(xiàn)車身在制造初期的一些質(zhì)量問題，方便問題的查找，有效的提高制造質(zhì)量，對提升品牌的影響力有著至關(guān)重要的作用。