淺談白車身防錯設(shè)計(jì)方法

王浩名，耿滏，劉美娜

(廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州 511434)

0 引言

目前汽車行業(yè)競爭越來越激烈，為了縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低產(chǎn)品開發(fā)成本，越來越多的主機(jī)廠采用多車型共線生產(chǎn)方式。白車身總成由上百個鈑金零件逐級焊接而成,由于多個零件的相似性,容易在焊接的過程中出現(xiàn)零件錯焊[1]。因此，在共線生產(chǎn)過程中存在錯取、錯裝、錯焊零件等風(fēng)險，造成零件返修、報廢等情況，從而增加了產(chǎn)品制造成本。如果在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)初期,將防錯設(shè)計(jì)思想融入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中去,可以很好地避免后期產(chǎn)生一系列由于錯用零件而導(dǎo)致的費(fèi)用、周期和成本問題。引入防錯設(shè)計(jì)思想,在產(chǎn)品制造過程中有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)提高人力資源利用率,讓操作人員節(jié)省精力去從事其他增值活動;(2)減少裝夾時間,從而減少加工時間以提高生產(chǎn)能力;(3)提高管理效率;(4)提高安全性;(5)降低成本;(6)減少對熟練工人的依賴;(7)提高加工柔性;(8)改善操作人員的工作態(tài)度;(9)減少返工率,縮短交貨期[2]。所以，防錯設(shè)計(jì)在白車身設(shè)計(jì)中顯得愈發(fā)重要。

1 防錯設(shè)計(jì)原則

白車身防錯設(shè)計(jì)包括以下原則：通用性、差異性、唯一性、相容性。

(1)通用性原則

白車身的生產(chǎn)模式一般都是大規(guī)模、大批量或者多車型共線生產(chǎn)，零件的數(shù)量和種類特別多。焊接操作工在取件、裝件的過程中非常容易錯裝、錯焊零件。即便是焊接完后發(fā)現(xiàn)問題，也會導(dǎo)致返修或者零件報廢的現(xiàn)象，造成不必要的浪費(fèi)。因此，對于近似的零件或者近似的對稱件，在白車身設(shè)計(jì)過程中要考慮零件的通用性，做成通用件。

(2)差異性原則

對于無法設(shè)計(jì)成通用件的零件，可以考慮將兩個零件的差異放大，現(xiàn)場的焊接操作工能夠非常容易地區(qū)分零件。例如，在零件的局部位置增加明顯的結(jié)構(gòu)特征，放大相似零件之間的差異性。因此，對于無法做成通用件的零件應(yīng)該放大零件之間的差異性，通過更改零件的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行防錯。

(3)唯一性原則

在裝配過程中，很多零件誤裝配都是沒有選擇正確的零件，同時該零件又能在夾具上正確地裝配。因此，在零件的裝配過程中，要加強(qiáng)對夾具的設(shè)計(jì)要求，保證該零件在焊裝夾具上只有一種裝配位置方式。

(4)相容性原則

有些零件無論在夾具上怎樣放置，都不會影響到它的使用功能，都滿足各方面的要求。因此，對于一些自身對稱的零件，在焊裝夾具裝件時，可以不需要考慮防錯要求。

2 防錯設(shè)計(jì)方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)件的防錯方法

標(biāo)準(zhǔn)件失效模式主要有焊接位置錯誤、焊接方向錯誤、焊接種類錯誤等。

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)件位置的防錯方法

一個零件上既有標(biāo)準(zhǔn)件凸焊底孔又有定位孔，可以將標(biāo)準(zhǔn)件凸焊底孔與其他孔孔徑差異化設(shè)計(jì)，孔徑差異不小于2 mm。兩個孔大小存在明顯差異，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件位置的防錯。如圖1所示，M6凸焊底孔直徑為7 mm，支架RPS孔直徑為10 mm。

圖1 凸焊底孔與其他孔差異化防錯設(shè)計(jì)

2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)件方向的防錯方法

凸焊標(biāo)準(zhǔn)件時，不容易區(qū)分凸焊正反面。針對這種情況可以設(shè)計(jì)凸臺或者凸點(diǎn)進(jìn)行防錯，凸臺高度不小于2 mm，凸臺焊接面的直徑大于螺母/螺栓的對角寬度6 mm以上，螺栓/螺母支撐面焊接在凸臺面上，如圖2所示。

圖2 凸臺面的防錯設(shè)計(jì)

2.1.3 標(biāo)準(zhǔn)件種類的防錯方法

同一零件在滿足功能要求的前提下盡量采用同種規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件，如圖3所示。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)件示意

若同一個件上必須焊接不同種類的標(biāo)準(zhǔn)件，可以制定公司專屬防錯規(guī)則。比如可以用凸點(diǎn)數(shù)量來防錯：1個凸點(diǎn)標(biāo)識凸焊螺母，2個凸點(diǎn)標(biāo)識凸焊螺栓，3個凸點(diǎn)標(biāo)識凸焊螺柱，如圖4所示。

圖4 凸點(diǎn)防錯設(shè)計(jì)

2.2 焊接/涂膠位置的防錯方法

2.2.1 焊點(diǎn)位置的防錯方法

人工焊接時有些焊點(diǎn)在車身底部目視不可達(dá)，員工焊接時極易導(dǎo)致焊偏。所以，需要做好焊點(diǎn)位置標(biāo)識，主要有凸臺標(biāo)識、凸點(diǎn)標(biāo)識、缺口標(biāo)識、壓痕標(biāo)識等，如圖5所示。

圖5 凸點(diǎn)和缺口標(biāo)識

2.2.2 焊縫位置的防錯方法

弧焊焊接防錯主要是確定弧焊位置和弧焊長度。在弧焊位置處增加缺口標(biāo)識，缺口長度等于設(shè)計(jì)的焊縫長度，寬度為3 mm，如圖6所示。

圖6 缺口標(biāo)識

2.2.3 涂膠位置的防錯方法

人工涂膠時經(jīng)常找不到涂膠起始和結(jié)束的位置，無法保證涂膠長度和設(shè)計(jì)長度保持一致。涂膠防錯主要是確定涂膠位置和涂膠長度。在涂膠位置的兩端增加凸點(diǎn)標(biāo)識或在涂膠位置處增加長條狀的涂膠凹槽標(biāo)識，如圖7所示。

圖7 凸點(diǎn)標(biāo)識和凹槽標(biāo)識

2.3 相似件的防錯方法

白車身上存在較多的相似件，員工在配送、裝配、焊接零件時極易混淆，針對此類相似件，有如下防錯方法：

2.3.1 零件共用

盡量考慮結(jié)構(gòu)、尺寸相似的零件設(shè)計(jì)成通用件，既能減少模具開發(fā)成本又能減少員工錯裝、錯焊等缺陷。例如前地板左右門檻支架設(shè)計(jì)成左右通用件，如圖8所示。

圖8 左右件共用

2.3.2 改變孔距

將定位孔坐標(biāo)設(shè)計(jì)為不對稱，即2個零件的主定位孔的孔距不一樣,孔距差異D≥5 mm，如圖9所示。

圖9 改變孔距

2.3.3 大小定位孔

橫梁類零件可以設(shè)計(jì)成大小定位孔，定位孔直徑相差不小于2 mm，如圖10所示。

圖10 大小定位孔

2.3.4 標(biāo)識防錯

在零件上設(shè)計(jì)相應(yīng)的標(biāo)記符號特征進(jìn)行區(qū)別。標(biāo)記符號可按如下設(shè)計(jì)：

(1)打刻L/R標(biāo)識。左右相似件可以通過打刻L/R標(biāo)識防錯，如圖11所示[3]。

圖11 打刻L/R標(biāo)識

(2)打刻車型代號標(biāo)識。兩款不同配置車型中，僅結(jié)構(gòu)發(fā)生微小變化，但是又不能做成共用件，可以通過打刻車型代號標(biāo)識防錯，如圖12所示。

圖12 打刻車型代號標(biāo)識

(3)對于連續(xù)件順序標(biāo)識，結(jié)構(gòu)上接近的多個零件，可以打刻1 、2、3、……或A、B、C、……標(biāo)識，如頂蓋橫梁。如圖13所示。

圖13 打刻1、2、3、4標(biāo)識

(4)箭頭向前/后或向左/右標(biāo)識。如圖14所示。

圖14 箭頭標(biāo)識

2.4 裝配關(guān)系的防錯方法

兩個平面搭接的零件在焊接裝配過程中極易導(dǎo)致裝配順序搞反，這種情況雖然可以通過工裝實(shí)現(xiàn)防錯，但是工裝防錯既會增加產(chǎn)品制造成本又不能實(shí)現(xiàn)100%的防錯[4]。所以，此類平面搭接的零件應(yīng)該在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段考慮防錯，在平面搭接處設(shè)計(jì)凸點(diǎn)、凸臺等特征，特征方向與兩零件搭接方向相反，如圖15、16所示。

圖15 兩平面搭接的零件

圖16 凸點(diǎn)防錯

3 結(jié)束語

防錯技術(shù)是全面質(zhì)量管理體系中的重要組成內(nèi)容，設(shè)計(jì)階段的防錯是產(chǎn)品防錯的源頭所在，只有在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的源頭充分融入防錯技術(shù)的設(shè)計(jì)思想，才能在產(chǎn)品制造過程中更有效地防止錯誤、控制成本及提高產(chǎn)品質(zhì)量在SE階段有各種防錯技術(shù)。文中只是羅列了幾種比較常見的防錯方法，通過合理的防錯方法，不僅可以減少不合格品的產(chǎn)生，造成資源浪費(fèi)，還可以提升產(chǎn)品在市場上的競爭力。