工藝提升在控制焊接車身精度中的應用

摘 要：白車身精度的高低直接影響到整車的性能，如：安全、裝配性、舒適性、NVH性能、密封性、間隙面差等。本文主要論述了工藝及設計在提升白車身焊接精度方面的作用，以及可以在哪些方面通過工藝手段提升白車身的焊接精度。

關(guān)鍵詞：車身;工藝;精度;公差

白車身是整車的骨架，是所有其他系統(tǒng)零件的載體。白車身的焊接精度在很大程度上決定著一輛車的整車性能及使用壽命。如果把一輛汽車的生產(chǎn)比喻成蓋大廈，那么白車身焊接精度就是這個大廈的框架。接下來我們從工藝設計方面來論述如何通過工藝手段提升整車白車身的焊接精度。

影響白車身精度的主要因素廣義上來說可以涵蓋汽車開發(fā)的全過程，主要體現(xiàn)在設計階段的設計偏差、零件制造階段的制造偏差和車身組焊階段的焊接過程偏差三個過程中。因此，要提高白車身精度，就必須從源頭抓起，控制好各個環(huán)節(jié)，確保每一步驟都達到設計要求。

下面，我們將從四個方面來論述如何從工藝設計角度提升整車的焊接精度：

1 產(chǎn)品設計階段

產(chǎn)品設計階段我們一般從以下三個方面來保證整車的焊接精度：

（1）優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)確保零件的制造工藝性。零件設計結(jié)構(gòu)不合理，制造工藝性差，精度無法保證。零件工藝性差，通過沖壓成型分析，可看到哪里開裂風險較大，通過對結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，達到比較好的成型效果。即保證了零件的制造工藝性，又確保零件精度。

（2）建立白車身的定位體系（MCP和MLP）。

（3）確定外觀間隙公差要求和部分零件的移動公差。零部件公差的設計對于整車焊接精度有比較大的影響，我們以前遇到過這樣的情況即所有的零件單件檢測都是合格的，但焊接以后整車關(guān)鍵尺寸合格率偏低，當然現(xiàn)在可以通過尺寸工程對整車的尺寸鏈進行系統(tǒng)的分析，這不是本文的論述重點，我們只做一個簡要的討論。

傳統(tǒng)公差設計中一般是雙向公差，對配合件的公差沒有特殊規(guī)定。零件和零件有一定幾率會產(chǎn)生過盈配合，從而不利于裝配或者發(fā)生裝配不到位的情況，影響焊接或裝配精度。移動公差設計中，規(guī)定了配合件的公差，兩個或多個配合件中的一個或多個的公差給了方向，從而避免零件間的干涉。

2 工藝設計階段

焊接夾具的3D設計實現(xiàn)了與產(chǎn)品的無縫對接，從而保證了焊接夾具設計的正確性。焊接夾具的所有部件都是在數(shù)控機床或加工中心上完成，將設計數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成加工程序，從而保證了每個部件的正確性。夾具組裝完成后，都必須經(jīng)CMM檢測，確保焊接夾具定位精度。

這個階段主要關(guān)注的是夾具的定位精度。影響精度的因素主要有以下三個方面：定位銷精度、基板基面精度、定位塊精度。

另外模夾檢具的定位基準不統(tǒng)一、零部件公差分配不合理、零件公差與夾具公差走向不統(tǒng)一——沒有統(tǒng)一的全車身的定位基準體系和公差分配體系也是我們在工藝設計階段常發(fā)生的問題。針對公差分配的問題，隨著尺寸工程對整車設計階段的深入介入已經(jīng)得到了很好的控制及規(guī)范。但基準不統(tǒng)一的情況由于種種原因還是時有發(fā)生。一般來說，我們對基準公差要求較高，通常為±0.2mm，而非基準孔、面為±0.5mm。如果基準不統(tǒng)一，將直接導致白車身精度低下。

3 試生產(chǎn)階段

PCF、UCF在試生產(chǎn)階段的廣泛應用理順了車身零件的公差走向，同時，監(jiān)控零件質(zhì)量的穩(wěn)定性。開口檢具的應用保證了裝配零件相對安裝點的精度。CMM的應用很好的控制白車身及各自制總成的精度。多項技術(shù)的應用，保證了在試生產(chǎn)階段零件的精度控制。

某車型在試生產(chǎn)階段每批零件都進行了三坐標打點，合格率如表1：

從表1中可以看出，夾具定位孔和總裝裝配孔占88%。這兩方面與零部件的實物質(zhì)量與焊接過程密切相關(guān)。因此，試生產(chǎn)階段的白車身精度控制主要沿零部件實物質(zhì)量和焊接過程兩條線展開。

實物質(zhì)量方面，我們主要采取以下措施：

（1）配套定點前，對供應商的能力進行分級。將零件按照工藝難度及品質(zhì)要求分為A、B、C三類，零件供應商和工裝供應商也據(jù)此分為A、B、C三類，各等級供應商只能承制本級及以下的零件，嚴格控制能力不足的供應商承制難度較大的零件。

（2）在試生產(chǎn)的不同階段，供應商完成工裝方案后，必須經(jīng)過相關(guān)技術(shù)部門的會簽，最大程度上保證工裝方案的合理性。

焊接過程方面，我們主要從以下三個方面進行管控：

（1）夾具精度在不增加成本的情況下優(yōu)化夾具公差。

定位銷精度由更改為

定位銷位置精度由X±0.2mm更改為X±0.1mm

定位面定位精度由X±0.3mm更改為X±0.1mm

（2）生產(chǎn)線工藝設備的使用取決于設計的焊接方法，目前汽車焊接使用的主流工藝仍然是點焊為主，輔助以保護焊。為優(yōu)化焊接工藝，可以采用MIG釬焊、鉚接、膠接等連接方式以減小工藝對車體精度的影響。另外生產(chǎn)線自動化率不高，關(guān)重部位及部分勞動強度較大的工位仍采用手工作業(yè)，生產(chǎn)線一致性保證能力不足也是影響整車焊接精度的一大因素。

（3）目前車身精度檢查中使用最多的為三坐標打點和開口檢具的方式。PCF、UCF的運用也是很重要的檢測手段。在量產(chǎn)過程中，可以采用在線三坐標檢測，對測量數(shù)據(jù)進行專業(yè)軟件進行6σ分析。

4 批量生產(chǎn)階段

進入量產(chǎn)階段后我們要求整車白車身通過CMM每班檢測，并作統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量波動，查找原因，及時整改。主觀評價方面通過奧迪特每班進行評價。針對量產(chǎn)后的零件配合方面的質(zhì)量問題通過PCF、UCF定期和不定期檢查，及時發(fā)現(xiàn)零件質(zhì)量的波動，并追蹤整改。單個零部件質(zhì)量通過單件檢具抽檢，發(fā)現(xiàn)并整改零件質(zhì)量問題。

由以上論述可以看出，工藝手段的提升在整車設計、制造全階段中對整車精度的提升起著至關(guān)重要的作用。由于本人經(jīng)歷所限，論述中可能存在很多不足，在日常工作實踐中還需要對提升車身精度的方法進行總結(jié)。

參考文獻：

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[2]盧宜朗，梁其續(xù).汽車車身焊接工藝與實訓一體化項目教程[M].上海：交通大學出版社，2012

作者簡介：焦書斌（1974-），男，河北新河人，工程師，研究方向：汽車車身設計。