采用輔助定位提升白車身制造能力實踐

白濟榕 張東發(fā) 卓寶

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 概述

汽車焊接工裝中所說的輔助定位不是導(dǎo)航中所說的定位概念，也不是機械夾具設(shè)計中所說的過定位。工件的一個或幾個自由度被重復(fù)限制的定位稱為“過定位”[2]這里所說的輔助定位是指工件或作業(yè)在正式作用前采用工裝對工件或作業(yè)實施導(dǎo)向、矯形、防錯等，和過定位不同的是在時間上有先后順序差異，起過定位的工裝與基本定位工裝同時起作用，而輔助定位工裝則在 基礎(chǔ)工裝定位之前起作用，可以持續(xù)作用，也可以在正常工作循環(huán)內(nèi)不起作用，單純只是為了預(yù)防，只有零件定位出現(xiàn)不能接受的錯誤時才起作用。筆者這里將白車身制造過程中的輔助定位分為四大類：導(dǎo)向類、矯形扶正類、防錯類和保護類，分別結(jié)合實踐進行簡介。

2 輔助限位的三大類型及在實踐中的應(yīng)用

2.1 導(dǎo)向類

輔助限位一個非常普遍的使用就是作導(dǎo)向，利用楔形板件或彎曲的桿件組成“漏斗”，將工件引導(dǎo)放入正確的位置，例如圖1，可以使用導(dǎo)向桿將車門外板、頂蓋、大梁等零件順著導(dǎo)向放進定位銷中，這可以使零件在沒有機器人抓手、精準(zhǔn)料框等精準(zhǔn)定位工具的情況下，一次放到位，特別是在全自動的主夾具裝頂蓋橫梁情況下，如圖2 所示，如果沒有導(dǎo)向，橫梁孔位偏差較多，超出定位銷錐形面的導(dǎo)向能力，就會導(dǎo)致橫梁焊偏，戳變形等質(zhì)量問題，或者報故障停線，造成效率損失。

圖1 使用桿件對頂蓋進行導(dǎo)向

圖2 使用桿件對主夾具頂蓋橫梁進行導(dǎo)向定位

輔助限位的導(dǎo)向作用在白車身制造過程中的應(yīng)用場合遠不至于此，我們還可以制作簡易涂膠導(dǎo)向工具，輔助人工涂膠，保證涂膠位置不偏離設(shè)計值，提升人工涂膠一致性，如圖3 所示。在用手工焊槍進行焊接時，我們可以制作焊鉗導(dǎo)向機構(gòu)，幫助員工快速找到焊點位置，如圖4 所示。此外，輔助限位還可以用于車門裝配調(diào)整過程中，例如，白車身側(cè)門幾條縫的間隙我們要控制在4.0mm，那就可以使用4.0mm 的標(biāo)準(zhǔn)塊放在縫隙中，這樣能大大提高門蓋裝調(diào)效率。

圖3 涂膠限位工具使用

圖4 焊鉗導(dǎo)向機構(gòu)

作導(dǎo)向的限位工具，不一定是機械的，我們也可以用激光線標(biāo)出貼車門加強膠片的位置，來提升加強膠片所貼位置的準(zhǔn)確性和一致性。

2.2 矯形類

對于車身頂蓋、側(cè)圍外板、車門外板等有較大面積的薄板覆蓋件，由于剛性不足，受自重影響，容易變形，在定位時，就需要增加一系列輔助支撐，來抵消零件形變，如圖5 所示，在側(cè)圍外板上布置多個尼龍塊，來保證外板定位精度。

圖5 側(cè)圍外板采用尼龍塊輔助定位

零件在生產(chǎn)運輸過程中由于磕碰或其他因素難免會出現(xiàn)一些變形，如圖6 所示，某車型大梁上伸出的鈑金條由于運輸過程中撞變形上翻，會導(dǎo)致該零件與側(cè)圍裝配時干涉卷邊，為了根治這一問題，在車架中心某個拼臺安裝了一組夾具，如圖7 所示，專門用來將此鈑金條矯形，從而解決問題。

圖6 某車型大梁與側(cè)圍搭接鈑金卷邊漏焊

圖7 增加工裝夾具為易變形的鈑金條矯形

又如圖8 所示，后大梁上的小支架由于剛性不足，運輸過程中撞變形、焊接時尺寸不穩(wěn)定等原因，導(dǎo)致其前后方向波動超過10mm，而其上有焊點將其與后地板相連，尺寸波動直接導(dǎo)致焊點邊緣焊或漏焊，為此，可以在不影響焊接軌跡的情況下，增加一個位置標(biāo)示桿，一方面識別有缺陷的物料，另一方面發(fā)現(xiàn)有缺陷的物料時，只需要用錘子敲到標(biāo)示位置，即可解決這一問題。

圖8 后大梁上小支架位置標(biāo)示桿

2.3 防錯類

輔助定位的防錯作用是預(yù)防零件裝配出現(xiàn)不可接受的缺陷，在零件合格，定位正確，正常生產(chǎn)情況下，它并不起作用，一旦出現(xiàn)零件裝錯，裝配偏差，尺寸不合等問題，它就可以起一個修正作用。在汽車制造過程中，尾門框區(qū)域錯邊，通常是不被允許的，或者錯邊量不能超過標(biāo)準(zhǔn)給的上限，這首先不是設(shè)計上所要的，其次可能導(dǎo)致膠條裝配不當(dāng)，引起漏水等質(zhì)量問題，同理還有前擋玻璃區(qū)域，鈑金錯邊也要嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)，為了避免這種嚴(yán)重錯邊的質(zhì)量問題發(fā)生，我們可以在焊接工裝上增加“防錯邊限位塊”，如圖9所示，當(dāng)尾門框或前風(fēng)窗區(qū)域鈑金錯邊，輔助限位就可以將其壓到可接受的范圍內(nèi)，或報警停線，而正常生產(chǎn)情況下，它們是保持與鈑金離空狀態(tài)的。

圖9 尾門框防錯邊限位塊

某車型在裝配側(cè)圍時，為了防止定位銷松動或其他原因?qū)е碌膫?cè)圍下墜，在左右側(cè)圍底部前后各設(shè)置一個輔助支撐，如圖10 所示。

圖10 側(cè)圍下部支撐

輔助限位還可以在主定位作用之后對零件進行二次定位，從而提升零件空間位置精度，某車型的輪罩外板在車架中心進行工裝定位并焊接后，我們發(fā)現(xiàn)由于板件較軟，上側(cè)還存在一定的活動量，受擠壓外偏，只有過完主夾具，和集水板下安裝板焊接之后，才徹底固定，所以，在主夾具上增加了一組工裝進行輔助定位，在焊接之前，將外偏的輪罩外板壓合，措施實施后改善明顯，如圖11 所示，公司在其他類似結(jié)構(gòu)的車型上做了推廣。

圖11 主夾具上對輪罩外板前部Y 向限位

輔助限位也可以和主定位同時起作用，如圖12 所示案例，由于零件下部焊接后存在變形，導(dǎo)致其上一個方孔與其他零件匹配時擋孔，確認(rèn)清楚原因后，在焊接變形區(qū)域增加了一個定位銷，直徑小于孔位1.5mm，這樣裝件定位時，就不會因過定位產(chǎn)生干涉，但當(dāng)焊接過程中，零件末端產(chǎn)生變形時，該定位銷就起作用，將變形量限制在設(shè)定范圍內(nèi)。

圖12 后側(cè)圍內(nèi)板方孔擋孔問題解決案例

2.4 保護類

輔助定位的保護作用主要是通過工裝可以對比較重要的螺母孔在焊接時進行覆蓋遮住，也就是“堵孔”防止焊渣濺入，導(dǎo)致螺栓滑牙缺陷，另一種常見的是利用磁鐵的吸附力將零件吸住，防止在手松開，工裝運動過程中，零件掉落，與此類似的有在頂蓋下端設(shè)置一組倒鉤，防止頂蓋在吊起過程中不慎掉下，這可以有效避免嚴(yán)重質(zhì)量問題發(fā)生，給人一種“安全感”。

3 輔助定位的潛在風(fēng)險

輔助限位在應(yīng)用不當(dāng)時會產(chǎn)生一定的副作用，比如上文提到的“尾門框防錯邊夾頭”零件合格，正常裝配時，它應(yīng)該處于離空狀態(tài)，但如果和零件緊貼，就很可能導(dǎo)致尾門框膠條邊翻轉(zhuǎn)，從而影響寬度方向尺寸；又如主夾具位置的側(cè)圍高度方向支撐，正常情況下應(yīng)該處于離空狀態(tài)，若將其與零件調(diào)貼合，在側(cè)圍外板切邊變長時，它會和定位銷共同起作用，從而形成過定位，這并不是我們想要的；還有一些像零件感應(yīng)器、輔助焊接用工裝由于位置不當(dāng)或焊渣積累，導(dǎo)致與零件干涉，就會對整車尺寸產(chǎn)生一定的影響，這就要求我們工程技術(shù)人員應(yīng)該熟悉并了解哪些工裝是輔助限位，它的作用是什么，制定計劃進行檢修和維護，從而幫助提升白車身制造能力。

4 結(jié)語

白車身制造不能簡單依賴于六點定位原理，應(yīng)該綜合考慮，在工裝設(shè)計前期充分了解現(xiàn)有工裝的問題，輸入車間在實踐中不斷積累的制造經(jīng)驗，了解需要用工裝進行防錯的需求等，輸出含有“輔助定位”的工裝定位策略，減小后期工裝改造帶來的額外成本，減小同平臺車型重復(fù)開發(fā)導(dǎo)致的浪費，不斷豐富“輔助定位知識庫”，幫助白車身制造工裝定位能力和尺寸精度的不斷提升。