汽車車身快速試制與質(zhì)量改進(jìn)

寧燕

（上汽通用五菱股份有限公司，廣西柳州545000）

0 引言

目前，汽車行業(yè)作為我國的最大實體經(jīng)濟(jì)和重要支柱產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)水平反映了我國民用工業(yè)的技術(shù)水平。汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快，對汽車工業(yè)水平有了更高的要求。由于新車型開發(fā)和老車型換代之間的時間間隔逐漸縮短，各整機(jī)生產(chǎn)企業(yè)也在縮短著零部件產(chǎn)品的開發(fā)周期。

汽車的樣車試制在汽車的開發(fā)中占著舉足輕重的作用，主要用于驗證汽車的結(jié)構(gòu)、性能、制造工藝等。行業(yè)內(nèi)基于IATF16949質(zhì)量體系對于汽車量產(chǎn)零件總成的開發(fā)作了較多的研究，但是對于軟工裝試制的質(zhì)量持續(xù)改善與提升研究較少。本文針對汽車樣車試制的質(zhì)量提升進(jìn)行了研究。

1 汽車工藝

1.1 汽車的四大工藝

圖1 汽車制造的四大工藝

1.2 汽車白車身的試制

汽車“白車身”是一個汽車設(shè)計和生產(chǎn)制造過程中的概念，意思是按照設(shè)計要求已經(jīng)完成了相關(guān)的焊接但未涂裝前的車身，不包含四門兩蓋，如圖2所示。

因為車身生產(chǎn)材料多使用冷板，在未經(jīng)涂裝噴漆之前外觀多呈白色，所以稱為白車身。白車身的試制周期較短，流程相對簡單，如圖3所示。

圖2 汽車白車身

圖3 汽車車身試制流程

快速試制工藝要求工藝工程師根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗數(shù)據(jù)、現(xiàn)場實驗結(jié)果選擇合理的工藝方法、加工設(shè)備、工具、工藝參數(shù)，組合成合理的工序順序，達(dá)到以經(jīng)濟(jì)的成本加工出符合設(shè)計質(zhì)量要求的產(chǎn)品的目的。汽車車身的試制工藝相比量產(chǎn)工藝是簡化的，但是質(zhì)量控制與改善的難度更大。其原因主要在于，試制的零件通過軟工裝的形式進(jìn)行加工，相比硬工裝模具工藝進(jìn)行了簡化。

由表1可知，汽車車身零件試制制造的時候，由于軟工裝模具先天性的某些不足，容易導(dǎo)致所制造的零件相比量產(chǎn)工藝的狀態(tài)有所不及。

表1 硬工裝與軟工裝模具差異

零件沖壓完成后，需要焊接在一起。試制焊接的夾具數(shù)量少，多數(shù)夾具設(shè)計為多工序復(fù)合夾具，需進(jìn)行多次裝件焊接，夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝件順序復(fù)雜。

試制夾具一般具備快速設(shè)計、快速制造、快速切換不同車型的功能，打破了一種車身結(jié)構(gòu)必須配備一套焊接裝夾設(shè)備的限制。試制夾具整合柔性夾緊機(jī)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)化托架等的柔性焊接裝夾平臺，可以用于多種車型的整車與分總成的焊接。

2 焊裝工藝主導(dǎo)的質(zhì)量提升

2.1 試制工藝的3個環(huán)節(jié)

汽車的試制工藝與量產(chǎn)一樣分為3個階段，主要有工藝策劃、實施驗證與工藝改善等3個環(huán)節(jié)。沖壓的零件經(jīng)過焊接，形成分總成，最終拼焊成車身。整車廠對于試制的車身精度有不同的標(biāo)準(zhǔn)與要求，最終需要質(zhì)量工程師牽頭組織，由焊裝工藝工程師聯(lián)合其它區(qū)域從技術(shù)層面對精度的不符合項分別進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的質(zhì)量整改與提升措施、計劃，最終由質(zhì)量工程師評判。因此，試制環(huán)節(jié)過程中焊裝工藝工程師的角色較為重要。

圖4 汽車總成及試制夾具

表2 焊裝工藝策劃與精度提升任務(wù)

2.2 快速試制制造產(chǎn)品質(zhì)量所面臨的挑戰(zhàn)

汽車試制的周期短，一般40～50 d需要試制出首批樣件，且整體精度要求一般都不低于85%。因此，實現(xiàn)短周期高質(zhì)量的汽車車身制造面臨著一些挑戰(zhàn)。

1）工裝簡化，工藝簡化。受制于周期與成本，快速試制制造過程中，模具、夾具、檢具相比正式工裝都有所精簡，這是零件沖壓與總成焊接的先天不足，因此相比量產(chǎn)產(chǎn)品，試制環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制與改善難度更大。

2）周期短，改善的時間較為緊張。隨著競爭的激烈與技術(shù)的成熟，新車型的開發(fā)周期不斷縮短。為了快速驗證設(shè)計的結(jié)構(gòu)與工藝，樣車試制階段的周期也不斷被壓縮，這就要求做好前期工藝策劃的同時，各區(qū)域緊密配合，對精度提升聯(lián)合進(jìn)行快速響應(yīng)。

3 快速試制的精度提升

試制總成經(jīng)過沖壓、焊接這兩道工藝完成之后，總成通過三坐標(biāo)測量儀設(shè)備根據(jù)圖樣要求對進(jìn)行面、孔等進(jìn)行點測或者掃描，如圖5所示。

如圖6所示，經(jīng)過測試，輸出相應(yīng)的檢測報告，按照設(shè)計要求來評估精度欠缺的區(qū)域，為后續(xù)有針對性的改善與提升打下基礎(chǔ)。

圖5 某車型某總成的三坐標(biāo)測量示例

圖6 某車型某總成的三坐標(biāo)測量UCF精度報告示例

對于每個問題，都必須明確以下幾點，即問題描述、原因分析、責(zé)任人、整改對策、完成時間。最終，形成問題點一元管理清單表格，按照節(jié)點與計劃開展相關(guān)工作，如圖7所示。

圖7 問題點一元管理表單示例

一元管理清單表格設(shè)置了關(guān)閉時間，需要持續(xù)跟進(jìn)跟蹤。待項目問題關(guān)閉之后，在后續(xù)項目總結(jié)的過程中需要進(jìn)行總結(jié)，并按需更新設(shè)計規(guī)范、設(shè)計流程、技術(shù)要求、設(shè)計數(shù)據(jù)庫等文件，為后續(xù)的試制工作提供依據(jù)。

根據(jù)已有的檢測報告，項目經(jīng)理、質(zhì)量工程師組織各區(qū)域?qū)|(zhì)量問題與精度問題進(jìn)行逐一研究與討論，形成對應(yīng)的過程分析報告，如圖8所示。

圖8 過程分析報告示例

4 結(jié)語

由于樣車制造的節(jié)奏快、工藝工裝精簡，對于質(zhì)量、精度的控制與改善的挑戰(zhàn)較大。在得到翔實、精確的測量結(jié)果報告之后，需要有針對性地按照設(shè)計開發(fā)的要求進(jìn)行改善。質(zhì)量提升的過程、思維、工具等與量產(chǎn)一致，不過對環(huán)節(jié)、內(nèi)容進(jìn)行了適應(yīng)性的調(diào)整，以滿足樣車的快速制造、快速測試、快速改善等各種需求。