車身精度影響因素及控制思路

蔡洪偉 吳開鈞

（重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司工藝技術(shù)部）

焊接車身精度控制一直是國(guó)內(nèi)外各主機(jī)廠積極研究與實(shí)踐的重要課題。為制造出精度更高，品質(zhì)更好的整車，非常有必要在車身精度控制方面進(jìn)行深入研究。文章對(duì)其影響因素和應(yīng)對(duì)控制措施進(jìn)行了探討和總結(jié)。

1 車身精度影響因素

車身精度影響因素不僅涉及主機(jī)廠焊接生產(chǎn)線水平和模具等硬件制造水平，還包含產(chǎn)品初始設(shè)計(jì)質(zhì)量、工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量、零部件精度、供應(yīng)商工序一致性保證能力、制造方法、制造過(guò)程中工裝及設(shè)備狀態(tài)、人員操作及檢測(cè)手段等因素[1]。

2 車身精度控制思路

汽車車身精度控制的核心是產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的焊接同步工程（SE）分析和試生產(chǎn)驗(yàn)證階段的質(zhì)量控制工具（PCF）匹配分析活動(dòng)。文章從車身設(shè)計(jì)、人、機(jī)、法、料及測(cè)6個(gè)方面闡述車身精度控制[2]。

2.1 設(shè)計(jì)因素

即在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，運(yùn)用焊接模擬仿真分析技術(shù)和焊接工藝制造經(jīng)驗(yàn)，分析產(chǎn)品的可焊性、焊接定位、焊接變形、焊接公差、焊接結(jié)構(gòu)、焊接工藝流程、焊接材料及焊接品質(zhì)等焊接工藝問(wèn)題，保證車身的高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

設(shè)計(jì)階段車身精度控制對(duì)應(yīng)措施為焊接SE分析，主要分為模型結(jié)構(gòu)分析和可焊性分析。

模型結(jié)構(gòu)分析要點(diǎn)為：1）盡可能優(yōu)化結(jié)構(gòu)，采用比較成熟的焊接工藝；2）盡可能避免較特殊且成本較高的焊接工藝；3）從各個(gè)角度降低焊接工裝及生產(chǎn)線建設(shè)成本；4）工藝難點(diǎn)分析。

可焊性分析要點(diǎn)為：1）焊點(diǎn)優(yōu)化分析；2）焊接邊長(zhǎng)度及寬度優(yōu)化分析；3）特殊焊接方式分析；4）焊接通道分析。

通過(guò)建立一整套的SE分析規(guī)范，可以更好地支撐對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的SE分析工作。SE分析規(guī)范建立，如圖1所示。

2.2 人的因素

此處的人主要為焊裝操作工人，他們?cè)谫|(zhì)量意識(shí)、操作熟練程度、工作態(tài)度、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備維護(hù)及工藝執(zhí)行等方面對(duì)車身精度均有影響。人為因素對(duì)車身精度影響的應(yīng)對(duì)措施為：1）加強(qiáng)操作培訓(xùn)及勞動(dòng)素養(yǎng)培訓(xùn)，提高成熟人員培養(yǎng)，強(qiáng)化制造系統(tǒng)質(zhì)量意識(shí)；2）加強(qiáng)生產(chǎn)管理，提高工藝紀(jì)律執(zhí)行力，嚴(yán)肅工藝紀(jì)律檢查；3）建立工藝紀(jì)律巡檢機(jī)制。

2.3 機(jī)的因素

機(jī)主要指在白車身生產(chǎn)制造過(guò)程中所使用的各種設(shè)備、工裝和工具，它對(duì)車身精度的影響主要體現(xiàn)在生產(chǎn)線水平和模具水平等方面，其影響因素有：自動(dòng)化水平、制造過(guò)程設(shè)備水平、模具廠家能力水平、模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、生產(chǎn)線廠家技術(shù)水平及夾具標(biāo)準(zhǔn)等[3]。

對(duì)于模具和焊接生產(chǎn)線，需控制關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)于關(guān)鍵點(diǎn)，需要制定嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備的要素關(guān)鍵點(diǎn)為：1）關(guān)鍵部位自動(dòng)焊：提高生產(chǎn)線焊接自動(dòng)化程度，在發(fā)動(dòng)機(jī)艙總成線和主線采用機(jī)器人焊接，且采用往復(fù)桿（SHUTTLE）傳輸，保證這2個(gè)關(guān)鍵總成的質(zhì)量和穩(wěn)定性；2）沖壓機(jī)械手：沖壓生產(chǎn)線采用自動(dòng)化傳輸系統(tǒng)，零件工序間傳輸采用單臂橫桿機(jī)械手，提高生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定性；3）檢具管控：對(duì)檢具的方案進(jìn)行把控，保證檢具的功能充足。

2.4 料的因素

料在這里主要指的是零部件。在焊接專業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，從制造過(guò)程考慮，零部件質(zhì)量對(duì)車身精度的貢獻(xiàn)為90%以上。所以，零部件質(zhì)量的控制是重中之重。

在管理體系上，主要采取：1）建立嚴(yán)格的供應(yīng)商分級(jí)管理制度，根據(jù)供應(yīng)商的能力及水平將供應(yīng)商分為A，B，C 3類；2）建立零部件各輪質(zhì)量指標(biāo)體系，明確零部件的合格率及工序能力指數(shù)（CPK）。

在技術(shù)手段上，主要是運(yùn)用質(zhì)量控制工具（PCF），開展PCF匹配分析活動(dòng)來(lái)控制提升零部件質(zhì)量。

2.4.1 質(zhì)量控制工具（PCF）

為更好地控制零部件質(zhì)量，引進(jìn)零部件質(zhì)量提升工具（PCF），即零件匹配分析所用的工具，其定義為Parts Coordinate Fixture（零部件匹配夾具）。PCF實(shí)物，如圖2所示。

1）主要功能：通過(guò)零部件模具調(diào)試階段進(jìn)行的零部件實(shí)物匹配，發(fā)現(xiàn)零部件之間存在干涉及匹配間隙過(guò)大等不良搭接關(guān)系，制定零部件修正指示書，指導(dǎo)零件模具整改，從而提升車身總成質(zhì)量。

2）輔助功能：a.驗(yàn)證沖壓?jiǎn)渭|(zhì)量特性；b.驗(yàn)證夾具的精度、夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力及夾緊順序是否合理；c.驗(yàn)證焊接工藝合理性[4]。

2.4.2 PCF開展流程

通過(guò)PCF活動(dòng)，匹配分析零部件質(zhì)量問(wèn)題，助推零部件質(zhì)量提升。PCF活動(dòng)一般分為“PCF0～PCF3”4個(gè)活動(dòng)階段，具體流程，如圖3所示。圖3中，PP1～PP3為生產(chǎn)線調(diào)試期間樣車試制批次；LS為車型具備投產(chǎn)條件。

2.4.3 PCF修正指示書

通過(guò)PCF活動(dòng)出具《零部件修正指示書》，指導(dǎo)對(duì)零部件的質(zhì)量整改。《零部件修正指示書》示例，如圖4所示。

2.5 法的因素

法主要指質(zhì)量控制的各種必要的準(zhǔn)則及焊接方法等。

2.5.1 三大準(zhǔn)則[5]

1）全公司貫徹幾何尺寸與公差（GD&T）文件的執(zhí)行，嚴(yán)格保證夾具、檢具及PCF定位系統(tǒng)的一致性；

2）統(tǒng)一的供應(yīng)商工裝標(biāo)準(zhǔn)；

3）定期對(duì)工裝進(jìn)行全面精度檢測(cè)與維護(hù)。

2.5.2 焊接方法

1）引進(jìn)了激光釬焊技術(shù)，使焊接變形得到極大控制，感官品質(zhì)極大提升；

2）引進(jìn)冷金屬過(guò)渡焊接技術(shù)（CMT技術(shù)），通過(guò)試驗(yàn)研究，對(duì)比普通MAG焊，優(yōu)點(diǎn)明顯。

2.6 測(cè)的因素

測(cè)主要是測(cè)量設(shè)備、工具及測(cè)量數(shù)據(jù)的分析處理。

2.6.1 測(cè)量設(shè)備和工具

汽車行業(yè)用到的測(cè)量工具主要有：鈑金件單件檢具、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、白光掃描儀、光筆測(cè)量?jī)x及開口檢具等。

對(duì)于車身的檢測(cè)，一般采用雙水平臂三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其測(cè)量精度單軸達(dá)到0.07mm/m，測(cè)量系統(tǒng)精度可靠。

為確保整個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性，也做了如下工作：

1）規(guī)范操作：建立測(cè)量人員作業(yè)規(guī)范，并要求零部件供應(yīng)商貫標(biāo)；

2）加強(qiáng)對(duì)零部件供應(yīng)商測(cè)量人員的培訓(xùn)：建立了培訓(xùn)考評(píng)機(jī)制；

3）加強(qiáng)零部件供應(yīng)商測(cè)量系統(tǒng)管控：對(duì)供應(yīng)商的測(cè)量人員和測(cè)量設(shè)備進(jìn)行評(píng)估，供應(yīng)商提供的任何測(cè)量數(shù)據(jù)，都必須是使用經(jīng)主機(jī)廠認(rèn)可的測(cè)量系統(tǒng)所測(cè)得的數(shù)據(jù)；

4）規(guī)范測(cè)量點(diǎn)，對(duì)關(guān)重測(cè)量點(diǎn)設(shè)置固定測(cè)量點(diǎn)位置，實(shí)施測(cè)點(diǎn)計(jì)劃，體現(xiàn)在檢具檢測(cè)及量產(chǎn)監(jiān)控上。

另外，對(duì)于每個(gè)項(xiàng)目均設(shè)計(jì)制作了開口檢具，既用于量產(chǎn)前調(diào)試分析的輔助工具，也用于量產(chǎn)車型在線快速檢測(cè)白車身部件或總成相關(guān)部位的安裝點(diǎn)、面及型面特征，及時(shí)反映出生產(chǎn)線的制造質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的過(guò)程監(jiān)控。

2.6.2 車身檢測(cè)數(shù)據(jù)處理

一般白車身需檢測(cè)1 600～1 800個(gè)數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)量龐大，處理分析耗時(shí)耗力。為此，在Excel基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，開發(fā)出三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）測(cè)量數(shù)據(jù)處理模板，并應(yīng)用于各車型數(shù)據(jù)分析中，不但節(jié)約了90%以上的處理數(shù)據(jù)時(shí)間，而且簡(jiǎn)單直觀，能直接發(fā)現(xiàn)車身精度存在的問(wèn)題。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)車身影響因素研究及控制措施的制定與嚴(yán)格實(shí)施，這套精度開發(fā)及控制流程經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐確認(rèn)是行之有效的。但相比傳統(tǒng)普通的精度控制方法，本思路側(cè)重在設(shè)計(jì)階段的“SE分析”及調(diào)試期間的“PCF匹配分析活動(dòng)”。因此必須堅(jiān)持以“SE分析”和“PCF匹配分析活動(dòng)”為核心。同時(shí)車身精度的控制是一個(gè)系統(tǒng)工程，還需要積極探索新的車身精度控制方法、手段和思路。