汽車車身快速試制與質量改進

寧燕

（上汽通用五菱股份有限公司，廣西柳州545000）

0 引言

目前，汽車行業作為我國的最大實體經濟和重要支柱產業，其技術水平反映了我國民用工業的技術水平。汽車產品更新換代的速度加快，對汽車工業水平有了更高的要求。由于新車型開發和老車型換代之間的時間間隔逐漸縮短，各整機生產企業也在縮短著零部件產品的開發周期。

汽車的樣車試制在汽車的開發中占著舉足輕重的作用，主要用于驗證汽車的結構、性能、制造工藝等。行業內基于IATF16949質量體系對于汽車量產零件總成的開發作了較多的研究，但是對于軟工裝試制的質量持續改善與提升研究較少。本文針對汽車樣車試制的質量提升進行了研究。

1 汽車工藝

1.1 汽車的四大工藝

圖1 汽車制造的四大工藝

1.2 汽車白車身的試制

汽車“白車身”是一個汽車設計和生產制造過程中的概念，意思是按照設計要求已經完成了相關的焊接但未涂裝前的車身，不包含四門兩蓋，如圖2所示。

因為車身生產材料多使用冷板，在未經涂裝噴漆之前外觀多呈白色，所以稱為白車身。白車身的試制周期較短，流程相對簡單，如圖3所示。

圖2 汽車白車身

圖3 汽車車身試制流程

快速試制工藝要求工藝工程師根據標準、經驗數據、現場實驗結果選擇合理的工藝方法、加工設備、工具、工藝參數，組合成合理的工序順序，達到以經濟的成本加工出符合設計質量要求的產品的目的。汽車車身的試制工藝相比量產工藝是簡化的，但是質量控制與改善的難度更大。其原因主要在于，試制的零件通過軟工裝的形式進行加工，相比硬工裝模具工藝進行了簡化。

由表1可知，汽車車身零件試制制造的時候，由于軟工裝模具先天性的某些不足，容易導致所制造的零件相比量產工藝的狀態有所不及。

表1 硬工裝與軟工裝模具差異

零件沖壓完成后，需要焊接在一起。試制焊接的夾具數量少，多數夾具設計為多工序復合夾具，需進行多次裝件焊接，夾具結構復雜，裝件順序復雜。

試制夾具一般具備快速設計、快速制造、快速切換不同車型的功能，打破了一種車身結構必須配備一套焊接裝夾設備的限制。試制夾具整合柔性夾緊機構、標準化托架等的柔性焊接裝夾平臺，可以用于多種車型的整車與分總成的焊接。

2 焊裝工藝主導的質量提升

2.1 試制工藝的3個環節

汽車的試制工藝與量產一樣分為3個階段，主要有工藝策劃、實施驗證與工藝改善等3個環節。沖壓的零件經過焊接，形成分總成，最終拼焊成車身。整車廠對于試制的車身精度有不同的標準與要求，最終需要質量工程師牽頭組織，由焊裝工藝工程師聯合其它區域從技術層面對精度的不符合項分別進行分析，并提出相應的質量整改與提升措施、計劃，最終由質量工程師評判。因此，試制環節過程中焊裝工藝工程師的角色較為重要。

圖4 汽車總成及試制夾具

表2 焊裝工藝策劃與精度提升任務

2.2 快速試制制造產品質量所面臨的挑戰

汽車試制的周期短，一般40～50 d需要試制出首批樣件，且整體精度要求一般都不低于85%。因此，實現短周期高質量的汽車車身制造面臨著一些挑戰。

1）工裝簡化，工藝簡化。受制于周期與成本，快速試制制造過程中，模具、夾具、檢具相比正式工裝都有所精簡，這是零件沖壓與總成焊接的先天不足，因此相比量產產品，試制環節的質量控制與改善難度更大。

2）周期短，改善的時間較為緊張。隨著競爭的激烈與技術的成熟，新車型的開發周期不斷縮短。為了快速驗證設計的結構與工藝，樣車試制階段的周期也不斷被壓縮，這就要求做好前期工藝策劃的同時，各區域緊密配合，對精度提升聯合進行快速響應。

3 快速試制的精度提升

試制總成經過沖壓、焊接這兩道工藝完成之后，總成通過三坐標測量儀設備根據圖樣要求對進行面、孔等進行點測或者掃描，如圖5所示。

如圖6所示，經過測試，輸出相應的檢測報告，按照設計要求來評估精度欠缺的區域，為后續有針對性的改善與提升打下基礎。

圖5 某車型某總成的三坐標測量示例

圖6 某車型某總成的三坐標測量UCF精度報告示例

對于每個問題，都必須明確以下幾點，即問題描述、原因分析、責任人、整改對策、完成時間。最終，形成問題點一元管理清單表格，按照節點與計劃開展相關工作，如圖7所示。

圖7 問題點一元管理表單示例

一元管理清單表格設置了關閉時間，需要持續跟進跟蹤。待項目問題關閉之后，在后續項目總結的過程中需要進行總結，并按需更新設計規范、設計流程、技術要求、設計數據庫等文件，為后續的試制工作提供依據。

根據已有的檢測報告，項目經理、質量工程師組織各區域對質量問題與精度問題進行逐一研究與討論，形成對應的過程分析報告，如圖8所示。

圖8 過程分析報告示例

4 結語

由于樣車制造的節奏快、工藝工裝精簡，對于質量、精度的控制與改善的挑戰較大。在得到翔實、精確的測量結果報告之后，需要有針對性地按照設計開發的要求進行改善。質量提升的過程、思維、工具等與量產一致，不過對環節、內容進行了適應性的調整，以滿足樣車的快速制造、快速測試、快速改善等各種需求。