白車身尺寸控制論文

1、白車身尺寸控制杜明龍上海賽科利汽車模具技術應用有限公司技術中心OEM技術科類型：技術類摘要白車身的制造質(zhì)量水平主要包含尺寸精度、焊接質(zhì)量和外觀質(zhì)量等幾個方面，其中，白車身尺寸精度是保證整車零部件裝配精度的基礎。白車身的制造是由數(shù)百個具有復雜空間曲面的薄板沖壓零件通過由數(shù)十個工位組成的生產(chǎn)線，其特點是大批量、快節(jié)奏，零件裝配的定位、夾緊點在1000個以上，焊點多達40005000個。白車身的制造過程復雜，影響因素眾多，整車的制造尺寸精度取決于各方面因素的綜合作用。關鍵詞： 白車身 尺寸 控制目錄第一章緒論4第二章影響因素52.1.工裝夾具52.2.零件偏差52.3.操作過程62.4.測量過程6第

2、三章控制方法73.1.基于測量的尺寸精度控制73.2.基于裝配的尺寸精度控制7結(jié)論8參考文獻9第一章 緒論現(xiàn)代汽車工業(yè)中車身制造的特點是制造系統(tǒng)龐大，往往包括上百個沖壓件，幾十套工裝夾具，和上百個工序；制造工藝復雜，包括材料，沖壓，焊接，涂裝，總裝等工藝流程。這些特點就導致引起車身尺寸變異的偏差源很多，車身尺寸質(zhì)量的控制就十分困難。為了監(jiān)控車身尺寸質(zhì)量，就必須對零件、工裝、操作、測量全程監(jiān)控。第二章 影響因素2.1.工裝夾具工裝夾具是車身各零件定位和裝配的載體。車身主要由薄板沖壓件組成，“321”定位原理在車身焊接夾具設計中已不適用，其第一基面上的定位點數(shù)目應大于3。定位效果不僅取決于定位點的

3、數(shù)目，還取決于定位點的布置形式。工裝夾具的保證能力是有效控制車身尺寸穩(wěn)定性的關鍵。在車身制造過程中，工裝夾具的材料性能、結(jié)構(gòu)設計以及夾具與零件的匹配情況等，都將影響到工裝夾具長期使用的尺寸精度保證能力。在車身生產(chǎn)過程中，基于沖壓件尺寸相對于設計尺寸的偏差，會導致工裝夾具與零件間產(chǎn)生不同程度的應力集中，長期作用將導致夾具變形和失效，保證能力降低。我們應對工裝夾具進行持續(xù)狀態(tài)監(jiān)控、潛在失效源排除，及時對故障工裝夾具進行維護，消除其失效造成的尺寸偏差。2.2.零件偏差零件偏差主要出現(xiàn)在沖壓階段，沖壓件尺寸偏差造成車身裝焊時處于非自然狀態(tài)，是造成尺寸偏差的另一個原因。多數(shù)情況下，由于零件之間匹配不良，

4、雖然在夾具較大的壓緊力作用下強行匹配并點焊在一起，但由于產(chǎn)生了較大的強制變形，增加了車身尺寸的不確定性，產(chǎn)生了尺寸偏差。零件變形是引起尺寸偏差的又一因素，主要問題出現(xiàn)在零件的包裝和運輸過程。部分變形情況無法目測識別，即使修復后也無法完全恢復至設計尺寸，造成車身尺寸偏差，應結(jié)合零件的特點合理設計包裝形式和運輸方式，消除此類零件偏差。2.3.操作過程裝焊過程因素是白車身尺寸偏差的主要影響因素，主要包括零件裝配、夾具開合以及焊接過程等幾方面的順序和手法（非自動化生產(chǎn)線）。在非自動化制造中，操作過程標準化是控制過程偏差的有效手段，實施標準化操作后，人工操作的不一致、不穩(wěn)定和不確定性降至最低。在車身焊接

5、過程中，合理設計/優(yōu)化操作順序?qū)嚿沓叽缇瓤刂剖潜匾?，操作順序設計不當會引起零件尺寸偏差和變形。在L車型投產(chǎn)初期，車身頂蓋前、后橫梁的Z向尺寸波動較大。分析發(fā)現(xiàn)，頂蓋橫梁的內(nèi)外板匹配面共有64個焊點，焊接順序顯著影響橫梁區(qū)域尺寸精度，進而對側(cè)圍定位造成影響。對焊接順序進行優(yōu)化，尺寸偏差和穩(wěn)定性得到了有效改善。在非自動化生產(chǎn)線的制造過程中，操作人員的操作手法也會對車身尺寸產(chǎn)生影響。如焊鉗電極臂與被焊零件施焊面間角度不垂直，易引起焊點扭曲和焊接變形；焊鉗電極臂因角度不當而接觸到臨近位置的零件邊緣，易引起焊接分流和零件變形。在M車型車身尺寸監(jiān)控中曾發(fā)現(xiàn)，行李箱開口兩側(cè)翻邊區(qū)域Z向定位波動較大。分

6、析表明，焊接過程中焊鉗電極臂與零件干涉，導致該區(qū)域變形。對電極臂形狀進行改進后，定位穩(wěn)定性得到改善。在工藝規(guī)劃和優(yōu)化過程中，應充分考慮焊接設備的可操作性，將人為操作對車身尺寸精度的影響降至最低。2.4.測量過程測量過程對尺寸精度的影響是獨立于其他幾種基本因素綜合作用的加工過程的。車身尺寸偏差情況需要通過測量過程得到驗證，正確的測量是尺寸精度改進的第一步。對于車身尺寸相關檢測，在測量系統(tǒng)使用前和使用過程中必要時，需要進行測量系統(tǒng)分析（MSA）和改進(如需要)，以確保測量數(shù)據(jù)的準確性。在白車身生產(chǎn)體系中，依據(jù)測量精度、應用位置和操作便捷性等方面需求的差異，應用了三坐標測量機、測量尺規(guī)和專用檢具等測

7、量方法。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機構(gòu)，測量精度較高并且可編程控制，適用于對整車車身、分總成和零件依據(jù)測量程序的測量。針對外覆蓋件的關鍵開口區(qū)域，使用專用檢具進行檢測。檢具是根據(jù)外覆蓋件的理論尺寸精密加工而成，可隨時裝配到車身上對尺寸偏差進行檢測，獲得第一手信息。針對車身上部分關鍵區(qū)域的間隙使用專用測量尺規(guī)進行測量，此類尺規(guī)為定制的非標工具，操作簡單、高效。第三章 控制方法3.1.基于測量的尺寸精度控制從本質(zhì)上看，提高制造過程的基礎是工序控制。首先，要對制造過程進行尺寸數(shù)據(jù)的檢測采樣。因為尺寸數(shù)據(jù)的跟蹤是實現(xiàn)整車裝配過程監(jiān)控的基礎，檢測方法決定了車身裝配過程監(jiān)控的精確性

8、和有效性。三坐標測量是檢測白車身零件、分總成和車身骨架的重要手段，憑借其較高的精度和柔性，已成為國內(nèi)外汽車制造廠的重要檢測設備。（1）基準點 在三坐標測量機的機床坐標系下，根據(jù)整車設計基準和基準點的實測坐標值建立整車坐標系，圖1所示為M車型車身整車坐標系和基準點；在整車坐標系中，又將車身劃分為不同的功能分區(qū)，并在各分區(qū)建立分坐標系，由分區(qū)基準點構(gòu)造而成，圖2所示為M車型后地板總成的分區(qū)坐標系。（2）絕對尺寸 在整車坐標系下，對根據(jù)設計要求定義的測量點測量其在整車坐標系下的坐標值偏差，稱為絕對尺寸。絕對尺寸反映了整車尺寸精度與設計值之間的偏差情況，設計值是指車身設計階段輸出的整車尺寸理論數(shù)據(jù)，而

9、絕對尺寸則反饋了制造過程中輸出的車身產(chǎn)品實際數(shù)據(jù)。（3）功能尺寸 在整車裝配過程中，還需考慮各零件裝配的相對尺寸精度，稱為功能尺寸。功能尺寸是為了檢驗零件、分總成、總成或車身的制造尺寸是否符合產(chǎn)品設計要求，并且保證其下一級裝配精度而規(guī)定的尺寸，圖3所示為M車型傳動軸加強梁區(qū)域的功能尺寸（E2/E3/E4）。相關的4個加強梁安裝點分布在前地板總成（A1/A4）和下縱梁（A2/A3）上。當檢測點A3/A4偏差值分別為1.0mm，則功能尺寸偏差為2.0mm，這樣雖然A3/A4的絕對尺寸都在公差內(nèi)，但由于功能尺寸E4超差，則并不能滿足后續(xù)裝配要求。3.2.基于裝配的尺寸精度控制在一些情況下，制造過程反

10、饋的裝配偏差與三坐標測量結(jié)果有所差異。造成此類情況的原因包括設計偏差、沖壓工藝或模具偏差以及零件分裝偏差等。此時，車身尺寸水平應以滿足整車裝配以及功能要求為優(yōu)先考慮點；在保證整車裝配/功能滿足質(zhì)量標準的前提下，如果要穩(wěn)定偏差，應對測量公差標準進行相應的調(diào)整。在L車型投產(chǎn)初期，總裝裝配線反饋出左右尾燈裝配間隙、平順度不符合質(zhì)量標準要求的情況，而三坐標測量結(jié)果則均滿足公差要求。進一步分析，上述差異產(chǎn)生的原因為：側(cè)圍外板沖壓件零件偏差和側(cè)圍外板總成KD件焊裝偏差。基于此情況，依據(jù)裝配線的實際偏差對尾燈定位點孔位進行了工裝調(diào)整，使得尾燈裝配尺寸滿足質(zhì)量標準，而此時定位點孔位測量值偏差已超出公差要求。在

11、此情況下，實際零件的尺寸水平已與設計標準不符，而尾燈裝配外觀質(zhì)量合格，故對測量公差要求進行調(diào)整。結(jié)論車身裝焊生產(chǎn)線的投產(chǎn)過程，主要包括投產(chǎn)前單車或小批量試生產(chǎn)和投產(chǎn)后量產(chǎn)兩個階段。在此過程中，對沖壓件、分總成和車身總成的尺寸精度以及整車的尺寸、裝配精度等逐步深入的分析，綜合考慮各方面因素，對尺寸精度進行持續(xù)改進。在試制階段，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、逐工序原因分析和停線改進；必要時可對分總成進行逐工序測量，以明確偏差源，此階段應嚴格保證沖壓件質(zhì)量、夾具質(zhì)量和制造測量的統(tǒng)一性。改進范疇主要包括零件狀態(tài)改進、工裝夾具改造、調(diào)整以及操作過程優(yōu)化等。在量產(chǎn)階段，基于過程和測量兩方面反饋對尺寸偏差進行監(jiān)控。最常出現(xiàn)的尺寸變化是均值變動、不規(guī)則跳動和方差變化，或三者的組合。三坐標檢測的主要目的是監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)的穩(wěn)定性，檢測頻次由試制階段的逐車檢測改為定頻抽檢。尺寸偏差產(chǎn)生時，應首先判定偏差點類別和分布位置，確定偏差產(chǎn)生的根源。此后，采用PDCA流程對尺寸偏差進行閉環(huán)控制，即制定改進計劃（Plannning）、執(zhí)行改進試驗（Do）、檢查改進效果（Check）以及實施改進措施并跟蹤后續(xù)反饋（Action）