淺談白車身防錯設計方法

王浩名，耿滏，劉美娜

(廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州 511434)

0 引言

目前汽車行業競爭越來越激烈，為了縮短產品開發周期，降低產品開發成本，越來越多的主機廠采用多車型共線生產方式。白車身總成由上百個鈑金零件逐級焊接而成,由于多個零件的相似性,容易在焊接的過程中出現零件錯焊[1]。因此，在共線生產過程中存在錯取、錯裝、錯焊零件等風險，造成零件返修、報廢等情況，從而增加了產品制造成本。如果在產品設計開發初期,將防錯設計思想融入到產品設計中去,可以很好地避免后期產生一系列由于錯用零件而導致的費用、周期和成本問題。引入防錯設計思想,在產品制造過程中有如下優點：(1)提高人力資源利用率,讓操作人員節省精力去從事其他增值活動;(2)減少裝夾時間,從而減少加工時間以提高生產能力;(3)提高管理效率;(4)提高安全性;(5)降低成本;(6)減少對熟練工人的依賴;(7)提高加工柔性;(8)改善操作人員的工作態度;(9)減少返工率,縮短交貨期[2]。所以，防錯設計在白車身設計中顯得愈發重要。

1 防錯設計原則

白車身防錯設計包括以下原則：通用性、差異性、唯一性、相容性。

(1)通用性原則

白車身的生產模式一般都是大規模、大批量或者多車型共線生產，零件的數量和種類特別多。焊接操作工在取件、裝件的過程中非常容易錯裝、錯焊零件。即便是焊接完后發現問題，也會導致返修或者零件報廢的現象，造成不必要的浪費。因此，對于近似的零件或者近似的對稱件，在白車身設計過程中要考慮零件的通用性，做成通用件。

(2)差異性原則

對于無法設計成通用件的零件，可以考慮將兩個零件的差異放大，現場的焊接操作工能夠非常容易地區分零件。例如，在零件的局部位置增加明顯的結構特征，放大相似零件之間的差異性。因此，對于無法做成通用件的零件應該放大零件之間的差異性，通過更改零件的結構形式進行防錯。

(3)唯一性原則

在裝配過程中，很多零件誤裝配都是沒有選擇正確的零件，同時該零件又能在夾具上正確地裝配。因此，在零件的裝配過程中，要加強對夾具的設計要求，保證該零件在焊裝夾具上只有一種裝配位置方式。

(4)相容性原則

有些零件無論在夾具上怎樣放置，都不會影響到它的使用功能，都滿足各方面的要求。因此，對于一些自身對稱的零件，在焊裝夾具裝件時，可以不需要考慮防錯要求。

2 防錯設計方法

2.1 標準件的防錯方法

標準件失效模式主要有焊接位置錯誤、焊接方向錯誤、焊接種類錯誤等。

2.1.1 標準件位置的防錯方法

一個零件上既有標準件凸焊底孔又有定位孔，可以將標準件凸焊底孔與其他孔孔徑差異化設計，孔徑差異不小于2 mm。兩個孔大小存在明顯差異，可以實現標準件位置的防錯。如圖1所示，M6凸焊底孔直徑為7 mm，支架RPS孔直徑為10 mm。

圖1 凸焊底孔與其他孔差異化防錯設計

2.1.2 標準件方向的防錯方法

凸焊標準件時，不容易區分凸焊正反面。針對這種情況可以設計凸臺或者凸點進行防錯，凸臺高度不小于2 mm，凸臺焊接面的直徑大于螺母/螺栓的對角寬度6 mm以上，螺栓/螺母支撐面焊接在凸臺面上，如圖2所示。

圖2 凸臺面的防錯設計

2.1.3 標準件種類的防錯方法

同一零件在滿足功能要求的前提下盡量采用同種規格的標準件，如圖3所示。

圖3 標準件示意

若同一個件上必須焊接不同種類的標準件，可以制定公司專屬防錯規則。比如可以用凸點數量來防錯：1個凸點標識凸焊螺母，2個凸點標識凸焊螺栓，3個凸點標識凸焊螺柱，如圖4所示。

圖4 凸點防錯設計

2.2 焊接/涂膠位置的防錯方法

2.2.1 焊點位置的防錯方法

人工焊接時有些焊點在車身底部目視不可達，員工焊接時極易導致焊偏。所以，需要做好焊點位置標識，主要有凸臺標識、凸點標識、缺口標識、壓痕標識等，如圖5所示。

圖5 凸點和缺口標識

2.2.2 焊縫位置的防錯方法

弧焊焊接防錯主要是確定弧焊位置和弧焊長度。在弧焊位置處增加缺口標識，缺口長度等于設計的焊縫長度，寬度為3 mm，如圖6所示。

圖6 缺口標識

2.2.3 涂膠位置的防錯方法

人工涂膠時經常找不到涂膠起始和結束的位置，無法保證涂膠長度和設計長度保持一致。涂膠防錯主要是確定涂膠位置和涂膠長度。在涂膠位置的兩端增加凸點標識或在涂膠位置處增加長條狀的涂膠凹槽標識，如圖7所示。

圖7 凸點標識和凹槽標識

2.3 相似件的防錯方法

白車身上存在較多的相似件，員工在配送、裝配、焊接零件時極易混淆，針對此類相似件，有如下防錯方法：

2.3.1 零件共用

盡量考慮結構、尺寸相似的零件設計成通用件，既能減少模具開發成本又能減少員工錯裝、錯焊等缺陷。例如前地板左右門檻支架設計成左右通用件，如圖8所示。

圖8 左右件共用

2.3.2 改變孔距

將定位孔坐標設計為不對稱，即2個零件的主定位孔的孔距不一樣,孔距差異D≥5 mm，如圖9所示。

圖9 改變孔距

2.3.3 大小定位孔

橫梁類零件可以設計成大小定位孔，定位孔直徑相差不小于2 mm，如圖10所示。

圖10 大小定位孔

2.3.4 標識防錯

在零件上設計相應的標記符號特征進行區別。標記符號可按如下設計：

(1)打刻L/R標識。左右相似件可以通過打刻L/R標識防錯，如圖11所示[3]。

圖11 打刻L/R標識

(2)打刻車型代號標識。兩款不同配置車型中，僅結構發生微小變化，但是又不能做成共用件，可以通過打刻車型代號標識防錯，如圖12所示。

圖12 打刻車型代號標識

(3)對于連續件順序標識，結構上接近的多個零件，可以打刻1 、2、3、……或A、B、C、……標識，如頂蓋橫梁。如圖13所示。

圖13 打刻1、2、3、4標識

(4)箭頭向前/后或向左/右標識。如圖14所示。

圖14 箭頭標識

2.4 裝配關系的防錯方法

兩個平面搭接的零件在焊接裝配過程中極易導致裝配順序搞反，這種情況雖然可以通過工裝實現防錯，但是工裝防錯既會增加產品制造成本又不能實現100%的防錯[4]。所以，此類平面搭接的零件應該在產品設計階段考慮防錯，在平面搭接處設計凸點、凸臺等特征，特征方向與兩零件搭接方向相反，如圖15、16所示。

圖15 兩平面搭接的零件

圖16 凸點防錯

3 結束語

防錯技術是全面質量管理體系中的重要組成內容，設計階段的防錯是產品防錯的源頭所在，只有在產品設計的源頭充分融入防錯技術的設計思想，才能在產品制造過程中更有效地防止錯誤、控制成本及提高產品質量在SE階段有各種防錯技術。文中只是羅列了幾種比較常見的防錯方法，通過合理的防錯方法，不僅可以減少不合格品的產生，造成資源浪費，還可以提升產品在市場上的競爭力。