基于汽車車身設計的防錯方法研究

摘要：在汽車車身設計和工藝設計階段開展防錯專項工作，能有效提升量產后的車身質量、降低生產成本、縮短開發周期。簡要闡述了車身防錯工作的開展思路，同時從產品和工藝的角度，分別列舉了一些常用的車身防錯方法。

關鍵詞：車身設計；工藝設計；防錯專項

現代汽車市場競爭日益激烈，消費者對汽車設計的要求也水漲船高，車身造型越來越前衛、配置越來越豐富、設計越來越復雜。一臺焊裝白車身由幾百個車身零部件組成，各種相似件、對稱件令人眼花繚亂，而為了降低成本，車型平臺化、多車型共線生產已成為行業共識，這就導致車間在生產過程中很容易出現錯裝、漏裝等問題。一旦出現錯漏裝，輕則導致零部件總成返工返修，重則整車報廢，由此造成的效率、工時、成本浪費已成為企業的一大負擔，所以車身防錯是現代汽車研發、制造過程中的一項極為重要的工作。

防錯工作思路

針對產品開發過程中的不同階段，需采取不同的防錯工作思路。

產品開發階段：從汽車設計出發，考慮零件自身形狀及裝配可能導致的錯誤，從產品設計端規避和預防后續生產時可能出現的錯誤。

工藝開發階段：從設備選用、工裝設計、生產線規劃出發，從工藝設計端規避和預防后續生產時可能出現的錯誤。

投產階段：通過車間生產管理及對工人進行培訓，樹立防錯意識，規范員工操作行為，預防生產過程中可能出現的錯誤。設置點檢工位，對常見的問題進行點檢，降低產品返工返修頻次，確保損失最小化。

本文主要討論汽車白車身產品開發階段、工藝開發階段的防錯，同時列舉一些常用的車身防錯方法。

根據工作類別將車身防錯方法按如下兩類進行細分：

1）產品防錯：單個零部件防錯、多個零部件防錯、標準件防錯，搭接順序防錯。

2）工藝防錯：機械防錯、電氣防錯。

車身防錯需要兼顧可靠性、實用性、經濟性等多方面因素，一般優先從產品設計的角度制定防錯方案，產品設計無法實現或無法完全規避的，再從工藝設備、工裝等方面制定防錯方案。

產品防錯方法

1.單個零部件防錯

在實際生產過程中，若零部件本身無防錯設計，極易出現旋轉180°或翻轉180°錯裝，針對此問題，在產品設計階段進行防錯設計，可有效規避后期制造過程中的錯裝問題。

（1）防錯方法一" 設計為自對稱件。針對產品自身為對稱件的情況下，如果產品自身不存在不對稱元素（型面、孔位、安裝點）影響時，盡量設計成中心對稱零件（見圖1），使其裝配方式不受影響，以減少后期防錯投入。該類防錯方法主要針對自身對稱的產品，一般為小型安裝支架、橫梁。

（2）防錯方法二" 產品增加防錯特征。對于產品自身不能設計為對稱件的時候，就需要增加特征用于防錯。主要方式為定位孔防錯和特征面防錯（凸臺、缺口、翻邊等）兩大類。

1）兩孔定位。零件主副定位孔為非對稱位置布置，一般為主副定位孔位置斜向布置（見圖2）、靠近產品一側布置（見圖3）、定位孔與對稱軸距離不同的方式（見圖4）。該類防錯方法主要用于兩孔定位的不對稱產品，且產品寬度大于20mm的情況。其中圖3與圖4兩種方式需要增加工裝配合防錯，一般不做推薦，或者使用大小孔的方式（見圖5）。

2）大小孔定位。零部件自身主、副定位孔直徑大小設計相差≥2mm。產品定位孔大小差異化設計（見圖3），當產品旋轉180°裝配時，因定位孔與定位銷不能匹配而起到防錯的目的；再搭配支撐塊以防止零件翻轉180°出現錯裝風險。該類防錯方法主要用于兩孔定位的不對稱產品，且產品寬度較小、長度可容納兩個定位孔的情況。

3）單孔定位。產品不足以設計兩個定位孔的時候，一般采用單孔加擋塊的設計形式。零部件自身定位孔與兩側切邊距離設計相差≥5mm，定位夾具上配置擋塊以實現防錯功能（見圖6）。該類產品一般出現在小型安裝支架上。因零件較小，無法布置兩個定位孔，且需要增加防錯的車身零件（含產品安裝孔、螺柱或者螺母等組件無法對稱布置）。

4）特征型面。零部件自身設計工藝凸臺、缺口/孔、翻邊等特征型面以防止產品反裝（見圖7）。該類產品設計，需要配合工藝防錯，即工裝設備增加機械/電氣結構，產品錯裝時不能完成裝配，或者對錯裝給出信號提示。

在產品設計中，一般是多種方式配合，常常是定位銷配合特征面設計，以保證后期焊接工藝的便利。

2.相似零部件防錯

在實際生產過程中，存在多車型共線/混線生產，以及產品自身存在左右對稱件，統稱為相似件。若相似零部件之間未進行防錯設計，極易出現錯裝問題。

防錯方法一：通用化設計，將左右對稱件、結構相似件進行通用化設計。該方式常用于左右對稱件小件的設計（見圖8）。

防錯方法二：定位差異化，定位孔的位置、直徑設計差異化。針對相似件不僅要考慮自身防錯的設計，還需要考慮相似零件的差異化設計。一般用于橫梁、縱梁、地板等結構，有時候門內板設計也會應用此方式防錯。與產品自身防錯設計原理一樣，主要采用的方式有：主定位孔位置相同，副定位孔位置差異化（見圖9）；主定位孔大小相同，副定位孔大小差異化。共線生產時，副定位孔定位工裝機構切換適應。

防錯方法三：形狀差異化。相似零部件之間，設計不同的工藝凸臺、缺口/孔、翻邊等特征面實現產品防錯功能。一般用于產品結構件設計，與孔定位防錯配合使用（見圖10）。

防錯方法四：標識差異化。在特征明顯位置，設計較大字體標識。當產品受限，不能進行孔、面差異化設計時，采用產品增加標識的方式（見圖11）。生產線自動化程度偏低時，該類防錯方案對員工要求較高，防錯成功率偏低。隨著科技提升，現在產線在增加智能識別體統（視覺掃描、拍照等）后可有效提升。

3.標準件防錯

防錯方法一：統一標準件規格。標準件規格盡量統一，防止用錯規格。減少產品型號，通用化設計始終是防錯方案的首選（見圖12）。

防錯方法二：凸焊螺母底孔防錯。對于凸焊螺母這類常用焊接標準件的防錯，一般采用底孔防錯（見圖13）。

1）定位孔孔徑與焊接螺母底孔孔徑選取標準化，即定位孔孔徑選取φ8mm、φ10mm等數值，焊接螺母底孔選取φ7mm、φ9mm等數值以區別。

2）產品中存在安裝孔/過孔尺寸與焊接螺母底孔尺寸相同時，非底孔形狀差異化設計（方孔、六邊形孔等）。

防錯方法三：凸焊螺柱位置防錯。鈑金正反兩面都有凸焊螺柱時，設計凸臺、凸點進行識別（見圖14）。隨著機器人自動焊接在汽車生產的應用推廣，部分螺柱設計可減少特征面設計。

4.裝配順序防錯

產品設計中，還需要考慮相似零件存在裝配錯誤的情況，如地板面板正面的零件裝配到背面。常用的防錯方法是設置凸臺（見圖15）。搭接順序錯誤后，無法裝配或裝配干涉。防止鈑金搭接順序錯誤。

工藝防錯方法

當產品設計防錯方案已無法滿足防錯要求，一般會增加工藝防錯手段進行補充。常見的方式包含機械防錯、電氣防錯，隨著科技的發展，未來的防錯手段會更加完善和便捷。

1.機械防錯

1）增加干擾銷，非對應零件不能入銷而報錯。

2）增加防錯塊，錯誤零件放不到位。

2.電氣防錯

1）傳感器識別車型，防止車型狀態錯誤。當產線涉及多個車型配置共線生產時，一般是增加電氣檢測單元識別不同車型零件的特征點進行防錯（見圖16）。

2）傳感器識別零部件位置，零件不到位，設備報錯提示。通過零件位置不同而引起檢測設備產生不同的信號（傳感器檢測距離設置后，零件僅裝配到位后才被檢測到）而實現防錯檢測功能（見圖17）。

3）傳感器識別零部件數量，防止零部件數量出錯。該方案用于防止零件漏裝。

4）傳感器識別零部件類別。通過零件特征點不同而引起檢測設備產生不同的信號而實現防錯檢測功能。

結語

開展車身防呆防錯工作，能有效降低現代汽車制造成本、提升工作效率，在實際項目開發過程中，應不斷總結防錯方法，形成經驗庫，為后續項目開發提供寶貴經驗。

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