影響車身精度的因素探析

摘要：車身制造精度關乎整車的動力系統、操控系統及傳動系統等產品性能，是汽車品牌進行市場競爭的重要質量基礎。此外，車身精度也是企業制造水平的體現，車身精度的提升能有效減少產品的制造工時和制造成本。文章結合車身的薄板沖壓件、焊接夾具及焊接過程的特點，得出了影響車身精度的因素，并對提高制造精度做了相應論述。

關鍵詞：車身精度；沖壓件；焊接夾具；焊接質量；制造精度 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH161 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

汽車產業在這幾年呈現疾風驟雨般的發展趨勢，同時也帶動著煤炭、電力、鋼鐵、石油、運輸等相關產業的發展，形成了一個密切產業群。然而，我國的汽車市場大部分被國外品牌所壟斷，面對激烈的國內外市場競爭，國內汽車品牌迫切需要提高基礎研發能力和制造水平，來提高國內汽車企業的核心競爭力，推動汽車產業的發展。

1 薄板沖壓件的尺寸精度是車身精度的基礎

汽車車身通常是由幾百甚至上千個沖壓零件在焊接夾具上焊接和裝配而成。沖壓零件的尺寸精度是車身精度的基礎，更是整車零部件裝配精度的保證。然而，構成汽車車身的絕大部分零件是薄板沖壓件，薄板零件具有空間曲面復雜、表面積大和剛性差易變形等特點，這就導致在包裝和運輸過程中如果受到任何磨損都會產生尺寸偏差，即使修復后也無法完全恢復至設計尺寸。所以，沖壓零件的尺寸偏差直接影響車身焊接的精度，因此，在裝配焊接過程中，只有借助焊接夾具的定位與夾緊，才能保證薄板沖壓零件之間正確的匹配位置和焊接間隙。此外，安排具體的工作人員定期對沖壓件的精度進行檢測，以確保在制造源頭就為車身精度保駕護航。

2 焊接夾具的精度是車身制造精度的標尺

車身焊接夾具是將若干個薄板沖壓件定位夾緊并焊接成一體的工具，是實現各零件定位和裝配的載體，被視為車身制造精度的標尺。成百上千的沖壓零件將在焊接夾具上完成焊接裝配，無疑焊接后的車身尺寸偏差與焊接夾具的精度有著不可分割的聯系。

另外，白車身裝配尺寸的準確性是基于正確的焊接夾具定位，焊接夾具結構如圖1所示，進而實現車身的正確裝配。由于生產線的節拍要求，夾具的本身每天關夾多達上千次，當夾具發生偏移或磨損時，隨之將產生定位偏差，這是焊接間隙出現變動的主要原因，也是導致裝配尺寸誤差的根本，直接影響到車身制造的精度。

車身焊接夾具在設計之初就應該為保證車身裝配精度做好充分的準備，例如夾具的材料性能、合理結構以及與零件的貼合度；加工工裝夾具時更加需要全面監控零件的加工質量與裝配精度，監測零件的加工質量主要考慮以下內容：加工零件時的基準選擇、零件的主要定位面與定位孔的精度及表面粗糙度、不同組但有相對關系的孔組的位置公差精度等，夾具的精度標準如圖1所示；夾具加工完成后就是裝配與調試階段，在調試完成的焊接拼臺，一般會進行同心孔實驗，即裝上工藝零件，夾緊后在零件間的搭接處對工件鉆孔，并對鉆孔進行測量的一種實驗方法。其目的是通過對拼臺夾具上零件的鉆孔在夾緊和打開狀態下的尺寸變化，分析判斷夾具在工作條件下的定位可靠性和重復性狀況，為改進定位和夾緊提供依據。

圖1 工裝夾具結構及支撐板夾具精度標準

國內汽車生產廠家對焊接夾具精度的評估一般采用兩種方式：靜態檢測評估和動態檢測評估。其中，靜態評估方式使用較多。

靜態檢測指的是通過三坐標測量夾具的關鍵夾點，即CMM檢測，測量焊接夾具的定位銷和定位支撐塊的空間位置尺寸，定位塊與定位銷的測量的位置與方法大致相同，定位塊的測量如圖2所示，需測量銷截面圓心、銷直徑、銷實測軸線與理論軸線夾角三個要素。三坐標測量的流程一般為分析、測頭校準、建立坐標系、測量特征元素、構造特征元素與評價特征元素、生成測量報告及評估測量結果，常用的CMM測量設備如圖3所示。空間尺寸的標準僅允許有0.1mm的誤差。

圖2 定位塊的測量

圖3 常用CMM測量設備

焊接夾具尺寸精度的靜態評估僅僅是對空間位置尺寸的檢測，而欠缺對夾具使用中耐用性和定位穩定性的檢測。由于焊接夾具需要連續使用以及白車身生產過程復雜和焊接過程中零件對夾具的應力，不可能周期性地對夾具進行CMM檢測，這時就需要對焊接夾具的尺寸精度進行動態評估。

焊接過程中，定位銷經過零件的反復沖擊難免出現松動，此時，對零件的定位尺寸精度將發生偏差。借助輔助工具，對夾具施加拉力，實現對空間位置尺寸的動態檢測，同樣誤差要求在0.1mm。

另外，為了避免夾緊過程中薄板沖壓件的回彈力造成的尺寸偏差，夾具對厚度不同的板件的夾緊力標準也不容忽視。夾緊力的檢測方法很簡單，就是使用壓力測試儀直接測量夾點位置。當然，每個汽車生產企業的數值要求會有所不同。

3 焊接質量是實現車身精度的紐帶

白車身一般由前車體、下車體、側圍、頂蓋、前后側門、尾門及發蓋構成，白車身生產過程復雜，其夾緊點有一千多個，焊點多達四五千個，在生產線上又呈現出批量大、節奏快等特點，因此，必須重視焊接操作的質量，也就是車身焊接精度。

焊接精度是實現車身精度的紐帶，是保證整車質量的重要基礎，焊接尺寸的精度關系著最終汽車產品的質量，如整車的安全性、動力性、密封性及使用壽命等。焊接夾具和焊接變形是影響車身焊接精度的兩大重要

因素。

靜態評估檢測和動態評估檢測能有效的控制焊接夾具的精度，然而，多數情況下，零件只有通過較大的夾具壓緊力作用才能匹配并點焊在一起，以實現零件在焊點處緊密貼合的目的，保持零件在焊接過程中不發生

位移。

通常，夾緊力作用下零件的強制變形在產生尺寸偏差的同時必然增加對車身精度的影響。因此，在焊接過程中為了減少夾緊變形，應該優先選擇零件剛性最好的平面部位作為夾緊點，盡量避免曲面部位的選擇。又由于焊接發熱的影響，產生零件的熱脹冷縮，這就要求選擇焊接夾緊點時還要考慮到零件的伸縮空間。

另外，零件偏差、夾具偏差也易使焊點發生空間位置的漂移。我們應結合零件的特點在包裝形式和運輸方式上尋求更適合的途徑，以最大化的消除沖壓零的件尺寸偏差。同時，定期檢測工裝夾具的狀態及排除潛在故障，并對故障工裝夾具采用合理的方式進行調整和維護，以減少由于其失效所造成的尺寸偏差。

4 結語

目前，國內汽車業對焊接夾具的評估鑒定缺少系統性的標準，在一定程度上制約了車身制造精度的發展速度。所以，實現國內汽車業的技術趕超歐美、日韓的制造水平，就應從國內汽車制造業現狀和企業實際情況出發。結合企業具體情況深入研究沖壓、焊接等一系列環節上的技術，總結出一條適合企業的生產技術，然后推行到整車生產過程中加以實施，并在制造過程中通過不斷總結歸納提高車身質量的新思路新方法，以促使中國制造的水平短期內與世界水平接軌，探索并打造適合中國特色的制造技術的新局面。

參考文獻

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作者簡介：周濤（1987-），男，遼寧錦州人，上汽通用五菱汽車股份有限公司助理工程師，研究方向：工裝夾具

設計。

（責任編輯：黃銀芳）