白車(chē)身尺寸控制與夾具工藝設(shè)計(jì)分析

劉新鵬

摘 要：在汽車(chē)制造過(guò)程中，相對(duì)于涂裝線和總裝線來(lái)說(shuō)，焊裝線的剛性強(qiáng)，不同車(chē)型的通用性差，新車(chē)型的生產(chǎn)線部署，均需要重新設(shè)計(jì)焊裝夾具，從而造成市場(chǎng)滯后，影響企業(yè)效益。在對(duì)焊裝夾具整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，尤其是工作內(nèi)容重復(fù)、繁瑣、效率低的環(huán)節(jié)，進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了汽車(chē)白車(chē)身焊裝生產(chǎn)線數(shù)字化工藝與夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以提高設(shè)計(jì)的工作效率。

關(guān)鍵詞：白車(chē)身;尺寸控制;夾具設(shè)計(jì)

目前，汽車(chē)已經(jīng)遍及大街小巷，成為人們最主要的交通或運(yùn)輸工具，對(duì)人們生活的影響非常大，隨著人們生活水平不斷提高，購(gòu)買(mǎi)汽車(chē)已經(jīng)成為社會(huì)的一種現(xiàn)象，越來(lái)越多的人將汽車(chē)作為代步或者運(yùn)營(yíng)、運(yùn)輸?shù)墓ぞ撸虼耍?chē)的需求量非常大，這給汽車(chē)制造業(yè)帶來(lái)了巨大的競(jìng)爭(zhēng)力，各種車(chē)型和各種配置的汽車(chē)不斷推出，由于汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)已經(jīng)很完善，大多采取全球購(gòu)買(mǎi)的方式，基本上大同小異。而汽車(chē)的白車(chē)身尺寸以及夾具設(shè)計(jì)有著較大的發(fā)展空間，因此，人們注重汽車(chē)的外形設(shè)計(jì)和精細(xì)的做工，對(duì)汽車(chē)的車(chē)身形成了巨大的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，大大的滿足了客戶的需求。下文將對(duì)白車(chē)身尺寸控制和夾具工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，為汽車(chē)車(chē)身的設(shè)計(jì)提供更好的方案。

1 白車(chē)身尺寸偏差的原因分析

白車(chē)身在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)歷了沖壓、焊裝、涂裝和總裝四個(gè)環(huán)節(jié)，白車(chē)身的零部件非常的多，車(chē)身曲面輪廓復(fù)雜，表面件的沖壓和焊接工藝難度非常大，而且工藝的質(zhì)量控制很難把握。所有的焊接對(duì)精度的要求非常高，所以要控制好白車(chē)身的尺寸精度難度相當(dāng)大。對(duì)于普通白車(chē)身來(lái)說(shuō)，車(chē)身一般由幾百個(gè)復(fù)雜的曲面薄板，近一百個(gè)裝配工位，兩千個(gè)工裝定位點(diǎn)，由大約四千多個(gè)焊點(diǎn)在生產(chǎn)線上進(jìn)行大批量、快節(jié)奏地拼焊而成，而且在焊接過(guò)程中要有層次性，因此，在焊接過(guò)程中每個(gè)步驟都可能會(huì)導(dǎo)致車(chē)身尺寸偏差，總的來(lái)說(shuō)，白車(chē)身的尺寸偏差原因主要有以下幾個(gè)方面。

1.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)在車(chē)身的開(kāi)發(fā)中非常重要，設(shè)計(jì)的好壞直接決定了白車(chē)身的質(zhì)量，因此，在汽車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要對(duì)車(chē)身進(jìn)行合理分區(qū)，在分區(qū)時(shí)就要考慮加工制造中的焊接以及焊點(diǎn)的布置，每一個(gè)設(shè)計(jì)步驟都要緊密的聯(lián)系，否則，如果有一個(gè)步驟設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)導(dǎo)致車(chē)身尺寸偏差。

1.2 尺寸監(jiān)控

零部件尺寸的制造不合格就會(huì)影響焊接誤差，從而影響白車(chē)身尺寸精度，因此，在零部件制造過(guò)程中，要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙技術(shù)要求規(guī)范操作，這樣才能控制零部件對(duì)車(chē)身尺寸的影響。為保證車(chē)身質(zhì)量、提高后序顧客滿意度及保證車(chē)身尺寸穩(wěn)定，對(duì)影響車(chē)身性能、后續(xù)裝配和關(guān)鍵定位孔等關(guān)鍵測(cè)量點(diǎn)（前后風(fēng)窗尺寸、前后副車(chē)架尺寸和主定位孔等）進(jìn)行監(jiān)控，并繪制關(guān)鍵測(cè)量點(diǎn)波動(dòng)圖，保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決問(wèn)題。

1.3 焊接夾具質(zhì)量

為保證夾具狀態(tài)穩(wěn)定合格，生產(chǎn)線員工在開(kāi)班前對(duì)夾具進(jìn)行點(diǎn)檢，工裝每天巡檢，并每周對(duì)定位銷(xiāo)進(jìn)行測(cè)量外，車(chē)身尺寸工藝員應(yīng)按照關(guān)鍵夾具檢查清單周期性地對(duì)重要夾具狀態(tài)進(jìn)行檢查，防止因定位基準(zhǔn)的松動(dòng)造成車(chē)身尺寸的波動(dòng)。

1.4 焊接變形

焊接變形一般是由焊接誤差造成的。一般很難進(jìn)行量的計(jì)算和確定，焊接變形不能在理論上獲得，只能通過(guò)實(shí)際測(cè)量來(lái)獲取，檢驗(yàn)變形量操作起來(lái)非常困難，因?yàn)檎`差一般都比較小，因此要針對(duì)不同焊接部位和焊接方法以及焊接順序進(jìn)行精密的測(cè)量，才能分析出焊接變形的原因，之后才能通過(guò)對(duì)夾具進(jìn)行精調(diào)后消除局部變形，調(diào)整焊接變形。因此，在操作中，要盡可能規(guī)范操作，減少誤差，從而減少焊接變形。

1.5 關(guān)鍵沖壓件檢查

為保證車(chē)身尺寸穩(wěn)定需要對(duì)關(guān)鍵沖壓件進(jìn)行監(jiān)控，要定期對(duì)關(guān)鍵沖壓件進(jìn)行檢具檢測(cè)或進(jìn)行白光掃描，掌握最新?tīng)顟B(tài)（每半年或一年循環(huán)一次），并建立關(guān)鍵沖壓件質(zhì)量檔案，為后期的質(zhì)量改進(jìn)與問(wèn)題跟蹤提供依據(jù)。

1.6 操作的影響

在操作過(guò)程中，基本上都是流水線工作，每個(gè)環(huán)節(jié)都有不同操作人員來(lái)完成，因此，操作者應(yīng)該熟練掌握操作技術(shù)，嚴(yán)格按照操作規(guī)范來(lái)完成，但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，制造誤差會(huì)隨機(jī)產(chǎn)生，所以要求操作人員應(yīng)精心細(xì)致，盡可能避免誤差的產(chǎn)生，從而控制車(chē)身的尺寸。

2 白車(chē)身尺寸的檢測(cè)與控制方法

白車(chē)身質(zhì)量的檢測(cè)是控制汽車(chē)質(zhì)量的基礎(chǔ)，車(chē)身檢測(cè)是在零件上選取能夠突出產(chǎn)品尺寸信息的點(diǎn)、面等進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)方法和工具有很多，如中鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、激光跟蹤測(cè)量?jī)x等在車(chē)身的檢測(cè)中應(yīng)用廣泛。在控制車(chē)身尺寸上，我們首先應(yīng)該從提高設(shè)計(jì)質(zhì)量上進(jìn)行控制，因?yàn)樵O(shè)計(jì)質(zhì)量決定了汽車(chē)車(chē)身的總體質(zhì)量，其次在加工制造過(guò)程中要保證車(chē)身設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)統(tǒng)一，因?yàn)樵O(shè)計(jì)中涉及的部門(mén)非常的多，如果沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)，將不會(huì)制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品，再次要在夾具的精度上進(jìn)行嚴(yán)格的把控，焊接一定要按照?qǐng)D紙進(jìn)行操作。最后在零部件生產(chǎn)和焊接中，焊接的層次一定要把握清楚，嚴(yán)格規(guī)范的進(jìn)行每一道工序，加強(qiáng)工藝管理，提高操作人員的技術(shù)，嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。總之，在汽車(chē)的制造過(guò)程中，所有參與人員都要嚴(yán)格規(guī)范操作，盡可能的避免誤差產(chǎn)生。

目前有些投資較大的焊裝生產(chǎn)線對(duì)于重要安裝點(diǎn)如后尾燈安裝點(diǎn)等已開(kāi)始采取在線沖孔的方法，上海大眾在途安、明銳車(chē)身生產(chǎn)線已經(jīng)引入此技術(shù)，稱(chēng)為ISRA技術(shù)。這一工藝方法的實(shí)施極大地減少了誤差積累的環(huán)節(jié)，提高了重要安裝點(diǎn)的尺寸精度。它的基本原理是將車(chē)身在線測(cè)量與鈑金沖孔、切割技術(shù)相結(jié)合并作為一個(gè)技術(shù)整體應(yīng)用到車(chē)身制造中。

如：長(zhǎng)期以來(lái)由于車(chē)身尾燈安裝孔尺寸不穩(wěn)定、累計(jì)誤差等因素影響了尾燈與側(cè)圍、尾燈與后保險(xiǎn)杠的匹配。采用ISRA技術(shù)，就是將后尾燈裝配處的型面照相后通過(guò)系統(tǒng)處理形成數(shù)模，并與已經(jīng)存儲(chǔ)于控制器中的理論數(shù)據(jù)相對(duì)照，找出最佳匹配尺寸，并自動(dòng)調(diào)整機(jī)器人沖孔坐標(biāo)，完成在線沖孔，從而確保沖孔位置準(zhǔn)確穩(wěn)定，保證尾燈、后保險(xiǎn)杠的配合精度。

3 夾具設(shè)計(jì)研究發(fā)展趨勢(shì)

3.1 汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動(dòng)向及車(chē)身構(gòu)造的變化帶來(lái)夾具設(shè)計(jì)的更新

隨著人們對(duì)汽車(chē)文化的追求，舒適安全又不失個(gè)性迫使車(chē)身結(jié)構(gòu)向著穩(wěn)定化、結(jié)構(gòu)合理化發(fā)展。車(chē)身結(jié)構(gòu)的輕量化和合理化使得新的車(chē)身材料和新的車(chē)身結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，同時(shí)對(duì)焊接方法提出新的要求，從而對(duì)焊裝夾具的設(shè)計(jì)和制造提出新的要求。汽車(chē)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，精益生產(chǎn)（LeanProduction）、并行工程（ConcurrentEngineering）即時(shí)生產(chǎn)（JustinTime）等生產(chǎn)方式的出現(xiàn)，導(dǎo)致新型汽車(chē)夾具的出現(xiàn)。

3.2 機(jī)器人技術(shù)的更新帶來(lái)夾具設(shè)計(jì)的更新

在車(chē)身工程中，車(chē)身裝配機(jī)器人隨著伺服技術(shù)發(fā)展，將周?chē)鷻C(jī)器的工作逐漸轉(zhuǎn)移到機(jī)器人上。一方面，伺服焊接機(jī)器人的伺服焊槍是氣壓驅(qū)動(dòng)和電極壓力的點(diǎn)焊焊槍變換為伺服電機(jī)化的焊槍?zhuān)瑫r(shí)焊槍的機(jī)器人軸化的最大優(yōu)點(diǎn)是可簡(jiǎn)化焊裝夾具;另一方面，作為替代以前鋁合金結(jié)合技術(shù)（電阻點(diǎn)焊和自穿孔鉚接）以摩擦攪拌結(jié)合法（FSW）的點(diǎn)結(jié)合法（FJS）應(yīng)用到汽車(chē)車(chē)身生產(chǎn)線，出現(xiàn)了FJS機(jī)器人。因此，對(duì)應(yīng)用焊接機(jī)器人的焊裝夾具的研究是未來(lái)夾具設(shè)計(jì)的另一個(gè)方向。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著汽車(chē)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車(chē)質(zhì)量也在不斷提高，這要求汽車(chē)制造業(yè)內(nèi)人士不斷轉(zhuǎn)變思想觀念，設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的車(chē)型，在加工制造中，對(duì)零件尺寸精確控制，加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)部門(mén)的管理，要求員工進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范操作，盡可能的減少生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)的誤差，各個(gè)部門(mén)進(jìn)行合作，保質(zhì)保量的完成汽車(chē)制造工作，同時(shí)，要不斷的對(duì)汽車(chē)進(jìn)行研究和改進(jìn)，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，滿足當(dāng)代人們的需要，將汽車(chē)制造行業(yè)推向全球經(jīng)濟(jì)的頂峰。

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