輕卡車前風(fēng)窗玻璃裝配質(zhì)量影響因素分析

張春艷 李蘊(yùn)澤 陳文波

摘 要：汽車白車身前風(fēng)窗由前圍焊接總成、左右側(cè)圍總成、頂蓋焊接總成、前頂橫梁等多個零部件搭接、拼焊而成。它組成復(fù)雜，所以尺寸容易出現(xiàn)問題。文章對一款輕卡車前風(fēng)窗玻璃裝配困難的現(xiàn)象展開分析，通過三坐標(biāo)檢測數(shù)據(jù)、前風(fēng)窗檢具復(fù)檢等進(jìn)行綜合對比，確定質(zhì)量改善方向。最終把前風(fēng)窗開口尺寸控制在公差范圍內(nèi)，滿足裝配要求，從而改善了整車質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：前風(fēng)窗;裝配困難;夾具

Abstract： The front window of the body-in-white of a car is made by overlapping and welding multiple components such as a firewall welding assembly， body side L/R assembly， a roof welding assembly， and a front roof beam. Its composition is complicated， so the problem of size is easy to occur. This article analyzes the difficult assembly of the front windshield glass of a light truck. Through comprehensive comparison of three-dimensional inspection data， re-inspection of the front windshield inspection fixture， etc.， the quality improvement direction is determined. Finally， the size of the front window opening is controlled within the tolerance range to meet the assembly requirements， thereby improving the quality of the vehicle.

前言

某輕卡車型白車身生產(chǎn)線自動化水平很高。尤其主下線，達(dá)到90%左右。在商用車領(lǐng)域?qū)儆谛袠I(yè)中高端水平，生產(chǎn)一致性很高。在這樣的高自動化率的白車身生產(chǎn)線上生產(chǎn)的輕卡車，被總裝車間反饋前風(fēng)窗玻璃裝配困難。出現(xiàn)了裝配不到位、需要用橡膠榔頭敲擊的情況，并且敲擊過程中有前風(fēng)窗玻璃破損的現(xiàn)象。針對這種情況，進(jìn)行了相關(guān)分析。

1 前風(fēng)窗玻璃安裝困難的原因分析

依據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)狀態(tài)，從生產(chǎn)源頭入手，對人、機(jī)、料、法、環(huán)等多方因素進(jìn)行分析并討論。具體如下：

1.1 人的因素

在前風(fēng)窗合拼成型過程中，側(cè)圍和前圍在主拼工位由主拼夾具定位后，頂蓋通過機(jī)器人抓取上件。在這一過程中，人為干涉較少，不會影響生產(chǎn)的一致性和車身精度。所以，判定人的因素排除。

1.2 法的因素：法，即工藝方法

在白車身制造過程當(dāng)中，可以用到兩種工藝方法。一是針對產(chǎn)品數(shù)據(jù)工藝。產(chǎn)品數(shù)據(jù)是工藝生產(chǎn)的根本。在本案中，前風(fēng)窗X向開口的理論尺寸是762.6mm±1.5mm。而通過現(xiàn)場實(shí)測多臺白車身，統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)開口尺寸在754mm-758mm之間。不滿足數(shù)據(jù)要求。而開口尺寸偏小，恰是裝配困難的原因之一。因此需進(jìn)一步排查。

另一個是生產(chǎn)工藝。重新核查生產(chǎn)工藝文件及執(zhí)行情況。未發(fā)現(xiàn)異常。因此，對于這部分的問題可以排除。

1.3 環(huán)境的因素：環(huán)即環(huán)境

白車身生產(chǎn)環(huán)境普遍要求不高。普通工業(yè)廠房即可生產(chǎn)。所以，判斷環(huán)境因素排除。

1.4 料的因素

頂蓋單件為外協(xié)供貨。經(jīng)頂蓋單件檢具檢測，頂蓋尺寸在產(chǎn)品數(shù)據(jù)要求公差范圍內(nèi)。因此，判斷頂蓋單件質(zhì)量符合要求，可以排除。

1.5 機(jī)的因素

因白車身前風(fēng)窗尺寸由前圍焊接總成、左右側(cè)圍總成、頂蓋焊接總成等多個零部件搭接、拼焊而成。需對與之有關(guān)的工位進(jìn)行綜合分析。[1]

（1）首先用前風(fēng)窗檢具對白車身前風(fēng)窗開口尺寸進(jìn)行了檢測（共5臺），檢測結(jié)果如圖1所示。圖中6、7兩處檢測塊與車身頂蓋干涉，無間隙，可判定頂蓋中部下塌至少3mm，8、9、10共計3處測點(diǎn)間隙偏小。

（2）為了固化分析方向，又把白車身送到三坐標(biāo)檢測間對前風(fēng)窗區(qū)域進(jìn)行加測。

依據(jù)以上檢測數(shù)據(jù)，可以確認(rèn)前圍、左右側(cè)圍對前風(fēng)窗尺寸的影響不大?；九袛嘀髌慈斯すの坏挠绊懣梢耘懦?。但是頂蓋總成與左右側(cè)圍合拼后有明顯傾斜，左側(cè)向前，右側(cè)在理論值公差范圍內(nèi)，左側(cè)X、Z向存在超差現(xiàn)象。

經(jīng)過全面的綜合分析，總結(jié)出白車身影響總裝裝配問題的原因。詳細(xì)如下：

1）前風(fēng)窗實(shí)際開口X向尺寸小;

2）定位偏;

3）焊點(diǎn)不平;

針對以上原因，逐一進(jìn)行整改及驗(yàn)證。

2 措施及驗(yàn)證

2.1 措施

涉及到前風(fēng)窗尺寸變化的的主要是兩套夾具：頂蓋焊接夾具、主焊線頂蓋合拼夾具。

2.1.1 頂蓋焊接夾具

首先將前期完成的頂蓋焊接總成放在頂蓋焊接夾具上，發(fā)現(xiàn)頂蓋前部中間位置支撐塊與零部件存在3mm以上間隙。

解決措施：

（1）先將頂蓋焊接總成夾具送到三坐標(biāo)測量間，用雙懸臂三坐標(biāo)檢測儀復(fù)測它的精度;

（2）根據(jù)三坐標(biāo)檢測報告進(jìn)行分析、研討，然后進(jìn)行夾具調(diào)整;[2]

（3）把頂蓋單件抬到夾具上，檢查它上面壓緊塊是否與零件有非常規(guī)間隙，再把頂蓋抬下來，進(jìn)行夾具二次調(diào)整;

（4）試焊一臺頂蓋總成，送到主線驗(yàn)證。

結(jié)論：夾具間隙已消除。

2.1.2 主焊線頂蓋合拼夾具

檢測已焊接完成的白車身，發(fā)現(xiàn)頂蓋與側(cè)圍存在較大間隙，約3mm左右（如圖2所示）。

因頂蓋焊接總成工位為機(jī)器人自動焊工位，分別對人工上件滑臺、機(jī)器人搬運(yùn)及定位抓手進(jìn)行跟蹤、分析。[6]

（1）把已調(diào)整好的頂蓋焊接總成抬到上件滑臺上進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)零部件與滑臺支撐面貼合良好，定位間隙合理。判斷上件滑臺設(shè)計、加工及安裝都正常。[3]

（2）將機(jī)器人速度調(diào)整到正常速度的10%，軌跡設(shè)置成手動控制，操控機(jī)器人搬運(yùn)及定位抓手到上件滑臺上搬運(yùn)頂蓋焊接總成。發(fā)現(xiàn)頂蓋抓手定位位置多處不貼合。

解決措施：

協(xié)調(diào)便攜式三坐標(biāo)測量儀對搬運(yùn)及定位抓手進(jìn)行復(fù)測。根據(jù)檢測結(jié)果，分析不合格數(shù)據(jù)產(chǎn)生原因（設(shè)計、加工、安裝），做出搬運(yùn)及定位抓手初步優(yōu)化方案;再用已調(diào)整好的頂蓋焊接總成匹配頂蓋型面，對搬運(yùn)及定位抓手的限位進(jìn)行實(shí)物確認(rèn)，最終鎖定搬運(yùn)及定位抓手優(yōu)化方案。然后由鈑金師傅通過增加調(diào)整墊片、修磨個別型塊等方式完成。

（3）操控機(jī)器人搬運(yùn)頂蓋焊接總成到白車身骨架上。經(jīng)過仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)頂蓋焊接總成與左/右側(cè)圍總成多處定位間隙大小不均。

解決措施：

通過對頂蓋抓手抓件位置與夾具理論設(shè)計進(jìn)行比對，檢查出個別型塊設(shè)計錯誤，要求供應(yīng)商重新設(shè)計、制造、安裝及檢測，同時還對其它定位間隙不均的地方進(jìn)行調(diào)整。

結(jié)論：經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證及調(diào)整，白車身總成上間隙大的問題得到解決。具體見圖3。

2.1.3 焊點(diǎn)不平

這款輕卡白車身骨架焊點(diǎn)總數(shù)1500多個。焊接強(qiáng)度不合格率≤10‰。前風(fēng)窗焊點(diǎn)全部合格。說明當(dāng)前所用焊接規(guī)范符合焊接強(qiáng)度要求。

但是焊點(diǎn)外觀質(zhì)量不良，存在壓痕深、扭曲等缺陷。[4]對安裝前風(fēng)窗玻璃有一定影響。因輕卡前風(fēng)窗由前圍焊接總成、左右側(cè)圍總成、頂蓋焊接總成拼焊而成。[1]與之相關(guān)的焊點(diǎn)由人工與機(jī)器人焊接組合式操作完成。首先對各工位零部件鈑厚、焊接規(guī)范進(jìn)行統(tǒng)計、分析。然后根據(jù)不同工況進(jìn)行分別處理。

2.1.3.1 人工焊點(diǎn)

初步確定各工位需要修磨電極的焊點(diǎn)數(shù)量;再根據(jù)現(xiàn)場焊接實(shí)際情況，調(diào)整各工位需要修磨電極焊點(diǎn)數(shù)量。[5]

同時在基地建立培訓(xùn)角，安排工人參加包含修磨電極在內(nèi)的焊接理論培訓(xùn)及實(shí)際操作訓(xùn)練，考試合格才能上崗工作。

日常生產(chǎn)中，加強(qiáng)檢查及自檢力度，強(qiáng)化人工操作能力，力求焊鉗與鈑件垂直、定期修磨電極等，保證焊點(diǎn)外觀質(zhì)量良好。

2.1.3.2 機(jī)器人焊點(diǎn)

根據(jù)實(shí)際焊接情況，確定修磨電極所需焊點(diǎn)數(shù)量。

因機(jī)器人對鈑金變形量要求嚴(yán)格，所以參考鈑件實(shí)際狀態(tài)，優(yōu)化機(jī)器人焊接軌跡，使焊點(diǎn)外觀質(zhì)量一致性得到改善。

2.2 驗(yàn)證效果

（1）用前風(fēng)窗檢具驗(yàn)證

頂蓋處間隙有明顯好轉(zhuǎn)，中間測量點(diǎn)無干涉且存在1.5mm左右間隙，相比理論尺寸差1-2mm，整個開口尺寸測量為761.5mm，比理論值762.59小1mm，已達(dá)到控制公差范圍內(nèi)。具體見圖4。

（2）在焊裝車間用前擋風(fēng)玻璃進(jìn)行裝配，裝配效果良好，滿足總裝裝配要求。

3 實(shí)際效果

通過檢測，前風(fēng)窗開口尺寸在762.6mm±1.5mm范圍之內(nèi)。并且焊點(diǎn)平整度在0±0.5mm以內(nèi)。從焊裝現(xiàn)場跟蹤到總裝車間，連接裝車10臺，均沒發(fā)生前風(fēng)窗尺寸偏小的問題。之前的問題已完全解決。初步達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié)論

通過上述分析及驗(yàn)證，終于成功解決某款輕卡白車身前風(fēng)窗玻璃裝配困難的問題。在以后的焊裝項目實(shí)施過程中，需要多關(guān)注這種影響總裝裝配需求的夾具設(shè)計、制造及安調(diào)狀態(tài)。生產(chǎn)中一直對焊點(diǎn)強(qiáng)度比較重視，其實(shí)焊點(diǎn)成型質(zhì)量也要特別關(guān)注。否則，會將一些質(zhì)量問題擴(kuò)大化。

參考文獻(xiàn)

[1] 武文杰.白車身混流焊裝線物流仿真和投產(chǎn)序列研究.中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫，2016.

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[3] 左延召.淺談企業(yè)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計和研發(fā).世界華商經(jīng)濟(jì)年鑒？城鄉(xiāng)建設(shè)，2012.

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[5] 袁毅.側(cè)圍焊接工位焊點(diǎn)分配及路徑規(guī)劃的研究.中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫，2013.

[6] 盧重瑞.輕型貨車焊裝線建設(shè).汽車工藝師，2014.