簡析汽車白車身尺寸精度控制方法

楊鳳兵

摘要：汽車車身是整車最重要的構成部分，車身尺寸的制造質量將對整車的外觀、性能等造成最直觀的影響。隨著國內汽車市場競爭逐漸激烈，汽車產品質量不斷提高，生產制造時間縮短，車身尺寸質量控制已經成了很多汽車制造企業關注的焦點。為提高汽車產品質量，保證制造過程的順利進行，必須對車身的尺寸精度進行有效控制。文中列出了白車身尺寸精度影響因素、檢測手段、控制方法。還結合實例描述了車身制造尺寸精度控制方法，為車身尺寸精度控制提供了有效解決方案。

關鍵詞：車身制造；車身尺寸；三坐標測量；控制方法

1引言

隨著國內經濟的迅速發展，人們生活水平普遍提高，汽車保有量穩步提升。汽車廠商為吸引廣大消費者眼球，都在積極對汽車進行更新設計，但大多數的情況是對車身結構進行改變，其余部件基本沒有太大的改變。如果車身設計不合理，尺寸不合格，將對整車造成非常大的影響！整車制造質量的水平包括：尺寸精度、焊接和外觀匹配質量等幾方面。而白車身尺寸精度是保證整車零部件裝配的基礎。車身制造涉及沖壓和焊接工藝、尺寸和表面質量控制等。白車身制造技術水平已經成為衡量汽車企業制造水平的重要標志。車身制造過程復雜影響因素眾多，整車制造尺寸精度取決于各方面綜合因素的共同作用。

2車身尺寸質量控制意義

車身是整車的主體框架，車身上會裝配成百上千個部件，是各個零件的載體，制造工藝復雜。車身尺寸質量控制非常重要！車身尺寸質量控制技術最能體現一個汽車制造企業的綜合實力。車身尺寸精度會直接影響到汽車出廠之后的外觀及各個部件的性能。如果出現質量問題將會影響汽車使用者的使用體驗，會對汽車生產企業造成不良影響，并影響該汽車品牌未來發展。為打造出優秀的汽車品牌，提高國產汽車品牌質量，必須對車身尺寸精度進行控制，以提高我國汽車制造企業的制造水平。

3車身尺寸精度影響因素

車身是由很多的沖壓件經上百條流水線焊接組合而成。全部沖壓件的定位點超過上千個，焊點超過四千，且車身的裝配不屬于同一層次結構的裝配，每個環節都有各自的層次結構。影響車身制造尺寸的因素有很多。就制造過程而言包含：零件狀態、工裝夾具、操作過程、測量過程等幾方面。

3.1零件偏差

車身焊裝零件基本全部為沖壓件，它主要分為兩類，一類是表面的外覆蓋件，另外一類是內部結構沖壓件。其形狀都非常復雜，而且都需要達到標準的精度要求。其生產制造會經過沖壓、剪切、彎曲、拉伸、擴張、翻邊等多個不同工藝流程。必須要按照圖紙標準進行設計。沖壓件在包裝和運輸過程引起的變形是產生尺寸偏差的一個因素。變形無法通過目測識別。即使修復也無法完全恢復至設計尺寸狀態，需結合零件的特點合理設計包裝運輸方式，以消除此類零件偏差。沖壓件回彈問題是影響沖壓件尺寸的最大因素。板材經沖壓之后會產生應力變形，其形狀和尺寸都產生了變化。上述原因都是由沖壓件模具、人為操作或者沖壓機械的問題引起的。想保證沖壓件的尺寸精度，就要利用三坐標測量儀參照零件圖紙進行常規的檢測，以確認沖壓件是否符合圖紙設計要求。

3.2工裝夾具

工裝夾具是保證車身零件焊接質量的定位和裝配載體。車身主要由薄板沖壓件焊接組成，按照“321”定位原理來設計車身焊接夾具已經不適用，第一基面上定位點數目應大于3。零件的定位效果不僅取決于定位點數目，還取決于定位點分布形式。在車身生產制造過程中，工裝夾具的材料性能、結構設計、夾具與零件的匹配情況都將影響到工裝夾具長期使用的尺寸精度。

3.3操作過程

在非自動化線制造過程中，控制過程偏差最有效手段是實施操作過程標準化，實施標準化操作后，人工操作的不一致、不穩定、不確定性將會降至最低。在V車型投產初期，車頂總成前、后橫梁z向尺寸波動較大。分析發現車頂總成與蓋橫梁內外板匹配面上共有44個焊點，焊點的焊接順序顯著影響了車頂與橫梁匹配尺寸精度。通過對焊點焊接順序進行調整和優化，此處尺寸偏差以及尺寸穩定性得到了有效改善和控制。

在V車型尺寸監控中還發現：行李箱開口兩側翻邊區域z向尺寸波動較大。經分析是焊接過程中焊槍電極臂和零件產生干涉導致變形。經對焊槍電極臂形狀進行優化和改進后，此處翻邊區域z向尺寸的穩定性得到有效的改善。

3.4測量過程

測量過程對尺寸精度的影響是獨立于其他幾種影響因素的。車身尺寸偏差需要通過測量加以驗證。測量分析系統可以對車身尺寸數據進行分析和測量，有效的判斷被測量零件是否有尺寸質量問題。三坐標測量機是現代汽車制造中普遍使用的車身尺寸測量設備，如：懸臂式、龍門式和關節臂式三坐標測量機。因其測量精度高、可編程控制，適用于整車車身、分總成零件的高頻次測量。測量分析系統會自動繪制出車身尺寸質量的線性分布圖，并生成分析報告，方便技術人員的分析。

4車身尺寸精度質量控制方法

4.1基于測量的尺寸精度控制

車身尺寸數據的檢測、采樣和尺寸數據跟蹤是實現整車裝配過程監控的基礎。測量方法決定了車身裝配過程監控的精確性、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檢測手段，憑借其測量精度高、可編程控制，已經成為國內、外汽車制造企業的重要檢測設備。

基準點，在三坐標測量機的機器坐標系下，根據整車設計基準建立整車坐標系。在整車坐標系中，又可將車身劃分為不同的功能區域。并在各功能分區建立局部坐標系，局部坐標系由分區基準點構造而成。

功能尺寸，在整車裝配過程中，還需要考慮各個裝配零件之間的相對尺寸精度，稱為功能尺寸。功能尺寸是為檢驗各個零件、分總成、總成之間制造尺寸是否符合產品的設計要求，以保證其下一級裝配尺寸精度而定義的尺寸。圖1所示為S車型白車身后蓋區域在局部坐標系下的功能尺寸。車頂后部與后蓋z向匹配區域從左至右共有六組測量點。報告上顯示最后一臺車六個測點的偏差雖然都在公差范圍內，但功能尺寸z向平整度左右落差超差，則不能滿足后續裝配要求。

4.2基于裝配的尺寸精度控制

裝配偏差與三坐標的測量結果存在差異的原因包括：設計偏差、沖壓工藝、模具偏差以及零件裝配偏差等。這個時候應優先考慮以保證整車裝配、功能滿足質量標準為前提，如果需要穩定偏差，應該對定義的測量公差做相應的調整。在SK車型投產的初期，車間裝配線反饋：左右尾燈裝配間隙、平整度不符合質量標準要求，三坐標測量均滿足公差標準要求。經分析產生差異的原因是側圍外板沖壓件零件尺寸偏差和側圍外板總成KD件焊接偏差造成的。鑒于此種情況，根據裝配實際偏差對尾燈定位基準工裝進行調整，滿足裝配尺寸質量標準，而此時測量偏差已超出公差標準要求。這樣實際零件尺寸已經和設計標準不符，而尾燈裝配的外觀質量是合格的，需要對測量公差標準進行相應的調整。

5車身尺寸精度控制實例

車身焊裝生產線的投產過程包括：投產前的單車試制、小批量生產、批量生產幾個階段。在試制和小批量生產階段，車身尺寸偏差較大，問題集中反饋到試制車身的測量結果上，需要進行逐車測量，必要的時候需要對分總成進行逐個工序測量，以查找偏差產生的原因，這時應嚴格保證沖壓件質量、夾具質量，以及制造和測量結果的統一性。改進范圍包括：零件狀態優化、工裝夾具改造和調整，及操作過程優化等工作。在批量生產階段，基于生產過程和測量兩方面都需要對尺寸偏差進行監控。三坐標測量的主要目的就是監控生產線生產狀態的穩定性。檢測的頻次可以由試制階段逐車檢測更改成定頻次抽檢。如果尺寸偏差已經產生，應首先判定偏差點的類別以及分布的位置，進而確定尺寸偏差產生的根源。

5.1 V車型右側儀表板安裝支架問題分析。

三坐標測量報告顯示V車型右側儀表板安裝支架功能尺寸FRKRY1130 x向超差。查看Inline在線測量數據趨勢與其一致。根據尺寸報警流程及時向相關部門報警！經分析原因為：水箱工位備板更換導致儀表板安裝支架產生傾斜。兩點之間x向的功能尺寸出現超差。經過幾輪的調整優化，跟蹤三坐標和Inline測量數據發現此尺寸已經得到控制和改善，最終功能尺寸數據得到控制并恢復到正常范圍，跟蹤三周數據沒有出現批量性超差（見圖2）。

5.2 V車型前橋外傾問題分析

汽車四輪定位角度是存在于懸架系統和各活動機件之間的相對角度，正確的車輪定位角度可保持車輛直線行駛，改善車輛的轉向性能，確保汽車的轉向系統能夠自動回正，避免因軸承受力不均勻，損壞失去精度；另外還可保證輪胎與地面緊密接合，減小懸架系統磨損、輪胎磨損、降低油耗。

6結語

車身尺寸精度質量控制難度大要求高，隨著汽車外觀和造型設計越來越復雜、道路環境的改善。使得汽車運行速度越來越快，以及客觀環境的變化對汽車制造質量的控制提出了更高的要求。車身尺寸的精度控制能夠真實有效的反應出一個汽車制造企業的生產制造水平，也是汽車在生產過程中非常關鍵的質量控制環節。通過車身尺寸精度的質量控制，能夠及時發現車身在制造初期的一些質量問題，方便問題的查找，有效的提高制造質量，對提升品牌的影響力有著至關重要的作用。