浅析提升白车身精度的管控措施文/娄源发·浙江吉利汽车有限公司 随着汽车工业的迅猛发展，市场竞争日益加剧，国内各大主机厂都在通过尺寸工程来不断提高自己产品的性能和精度，车身是整车开发的重要组成部分，精度工程是一个系统工程，是开发过程中的关键技术之一，该项技术对于车身开发质量和制造质量的提升起到了重要的推动作用，贯穿造型开发、产品设计与工业化的各个阶段，尺寸工程集成设计与控制实施能力反映了一个企业的整车开发综合实力，图1为分析开发阶段影响车身尺寸精度的因素。所以，在整个开发过程中，必须有一套系统的白车身开发质量控制大纲，使质量控制的整体思路系统地贯穿于每个过程或环节，明白每个开发环节中应完成哪些重点工作，注意哪些关键问题，才能保证最终开发完成的白车身达到尺寸精度要求。本文中以吉利帝豪百万辆为样板车辆，开展以下详述。 设计阶段的保障流程在开发SE阶段对白车身控制 车身装配为多层次、多环节及工序复杂的生产过程，影响尺寸精度偏差的因素很多，包括了从产品设计、工艺设计、工装夹具结构、车身零件精度、车身匹配焊接变形及人为操作等多个方面，图2为造成白车身尺寸偏差的因素。所以零件尺寸精度要从产品诞生阶段进行管控，介入到前期的同步工程（SE）中，以结构简单、制造方便和使用工艺性强为前提，目前国内采取的设计程序分析如下：①竞品车分析；②白车身精度（Body-in-White）；③汽车RPS系统和PCM执行标准。  图1 分析开发阶段影响车身尺寸精度的因素  图2 为造成白车身尺寸偏差的因素 产品一致性定位系统的确定 规划定位RPS系统，零件的定位基准是质量控制工作的基石，并作为从设计开发、制造到测量，直至批量生产的各个环节中共同遵循的定位基准，它为每个零件建立了自己的零件坐标系，用来表达零件主定位信息，是设计、冲压、焊装和总装的共享信息集合，可以最大限度地降低因基准不同而导致的零件偏差，确定一个基准设计是尺寸工程开展的关键。 设计时尽量选择定位点与功能点重合，减少基准转换，基准的确定不仅可以确保冲压单件在制造、测量和产品状态的判定，更重要的是此定位基准一直延续运用到零件在焊接夹具上的定位，保持冲压单件的检具与焊接夹具的定位基准和辅助定位，支持单元的一致性，其二可以保障各级焊装夹具中的运用一致，运用零件定位基准作为单一零件、分总成、总成一直向上延续至大总成的定位基准，所以在产品开发时，必须保障模具CH孔、单品检具、分总成焊接和总拼定位孔完全一致，统一定位是零件开发的必要基础条件（白车身精度分段公差分配表见表1）。 表1 白车身精度分段公差分配表（单位：mm）  工序尺寸 点 线 面 累计误差冲压模具 0.2 0.5 0.5 0.3冲压检具 0.5 0.5 0.5 0.5分总成夹具 0.7 0.8 0.7 0.73总拼夹具 1.0 1.0 1.0 1.0 通过此定位系统的建立，更好的约束前期工法设计空间保障，更利于后期生产的基准校合。此基准不仅是一个零件或分总成定位的表达方式，更是夹具设计的科学指导文件（图3）。  图3 基准统一的样式 拼合件搭配精度 在设备、工艺、板材规格许可的条件下，焊接零件分块应尽量大，减少累计误差，零件分块的设计方面，不但要考虑零件的冲压工艺性，而且还要考虑零件的焊装工艺性，以白车身外观间隙、面差为技术要求，要求零件在自由状态下与夹具贴合率大于80%，压紧状态下与夹具贴合率大于90%，产品边缘部位尺寸符合率大于95%，针对尺寸精度要求较高，且大平面或者很长的平翻边，在配合零件的贴合处设计台阶或凸台。大面积的贴合容易产生贴合不良，（钣金件公差控制）焊点应布置均匀合理，避免产生焊接变形。明确工位焊点位置及距离、焊点数量、焊接次序及装配几何尺寸精度的要求，编写作业指导书见图4。 控制冲压件的回弹  图4 车身钣金件公差的选配 目前，汽车高强度板材在开发中使用率已达80%左右，而高强度冲压件最容易发生回弹现象，这些回弹会影响车身框架的精度，使车身发生局部扭曲或者焊接时匹配不良，存在严重的质量不稳定，产品产生回弹的原因有冲压方面：⑴材料性能；⑵模具精度；⑶零件形状；⑷成形压力。焊接方面：⑴夹具精度；⑵焊点位置和数量；⑶人员操作；⑷焊接变形量等诸多方面。通过材料分析，控制屈服强度、抗拉强度和回弹模量等，从源头控制单个零件的回弹，生产过程中严格执行工艺参数标准化，加强对焊装夹具、检具、模具、三坐标测量机及机器人等设备的管理，做好过程控制，实现“夹具检具化”的合理运用，“夹具检具化”的目的是通过高精度的夹具来替代部分检具的功能，从而真正实现在生产过程中对零部件的品质起到监控的作用。这是既节约成本、又充分让全员参与品质管理的新思路。 尺寸链误差验算 把车身关键控制点和功能尺寸目标进行分析验证，按照自下而上的方式累积到整车，然后与各目标值进行对比，对于超标的公差，根据具体情况通过产品和工艺改进进行协调，或者修改目标值。实现设计和公差分配的优化。 ⑴提升单个链环的工艺保证能力。 工位采用更高尺寸保证能力的生产设备，使定位配合更加稳定、优化零件制造的工法设计使之能够获得更高的保证能力，GEELY汽车优先选用圆孔+圆孔定位方式（图5），主定位孔均使用圆孔，防止因零件变形引起的偏差，定位孔中心线方向需与Y向一致，当使用圆销+菱销定位，在装配上可以预防干涉现象，在两孔连线方向有一定的偏差释放功能，在日韩及中国汽车业应用较为普遍。  图5 控制定位选择方式 ⑵定位方式的保障。 当选用一圆一长孔进行定位时，定位孔径值按以下序列值进行设计：6（不推荐）、8、10、12、16、18、20、25、26、30、45，定位方式的选择见图6。 ⑶减少尺寸链的形成环节。  图6 定位方式选择 采用工装样架或者夹具将关键定位点之间的尺寸在同一道工序生成。工装样架定位技术使得关键零件之间的位置不再依赖于车身的精度，而是通过依序生成，减少了尺寸链环，尺寸公差精度很高。 工艺路线的制订和验证 白车身焊装是车身制造过程中的关键工序，焊接质量决定了整车的制造质量，通过工艺路线的规划，筛选出影响白车身整车精度的两个重点，⑴当单个零件的偏差超过极限值时，但是不影响焊接装配且焊接总成后偏差合格；⑵单个零件的偏差在极限以内，但是影响焊接过程或者焊接后总成偏差不合格。 通过以上两种情况的分析，可以从冲压件单件精度进行管控，制定单件公差、检具符合率，由于整车所包含的零部件是由不同的供应商提供的，因而存在技术水平上的差异，从而会在焊装过程中产生累计误差，影响车身精度及整车品质。另外，冲压车间生产的零件，因工艺或模具等原因，会产生较大的回弹量，给车身精度带来不良影响。因此，控制零部件的精度是提高车身精度的首要课题。 当技术条件满足后，排查焊装夹具的结构强度，夹紧机构的工作原理，让工序零件自由叠放在夹具上，无重大误差时，可以尝试夹紧调试，从而确认零件贴合状态，包容件很强的情况，可以断定冲压符合生产要求，拼焊总成基础要求一次装夹符合S面贴合要求，大部分车身开发过程中存在重单件、轻总成，重模具、轻夹具的现象，车身多个误差的来源，基本都是零件的尺寸偏差及焊装过程的制造偏差造成的。所以质量控制工作的重点之一就是冲压单件的品质培育，通过冲压单件的质量培育，消除焊接装配中的干涉及过大间隙。 量产阶段车身稳定性的控制方法车身关键尺寸监控 为保证车身质量、参照车身工艺中的稳定性要素，结合装配功能及装配要求，进行重点偏差诊断，对影响车身性能、装配和关键定位孔等关键测量点如机舱总成、前后副车架尺寸和主定位孔等进行监控（图7），并绘制关键测量点波动图，保证及时发现问题，及时解决，保证车身尺寸稳定。 关键夹具点检 生产开始前，要求检验人员对夹具进行点检，工艺员每天不定时在现场进行巡检，并每周对定位元件精度测量，监控白车身关键尺寸突变和波动；实时监控物料、工装、设备和人员班次变化；并每个月按照关键夹具检查清单，对夹具状态（图8）进行复查，预防因定位基准的松动对白车身精度的影响。 关键冲压件检查 冲压件的单品尺寸精度将会直接影响到白车身的精度，所以，在冲压件管理规定中，明确要求必须对重要单件进行检具检测或蓝光扫描，掌握单件最新状态，并建立重要单件品质档案，为以后的质量改善与问题跟踪提供依据。 建立夹具测量档案库  图7 白车身关键点图  图8 夹具点检表 为保证车身尺寸稳定，首先要确保夹具与冲压件的状态稳定，因此，技术人员要定期对焊装夹具、冲压件品质进行标定测量，规避质量风险，找出误差，如图9、10所示。对已发现的问题要求相关责任人限期整改，并提出临时措施和永久措施解决方案，固化相关规定，防止再次发生，周期性对车身尺寸重要工位夹具复核，并将历史夹具标定数据整理出来，结合夹具调整记录和夹具标定数据，转化为车身数据分析的依据，工艺要求对焊接夹具的定位面、定位销定期进行三坐标检测，关键夹具6个月检测一次，定位焊夹具12个月检测一次，补焊夹具36个月检测一次，以确保夹具定位的准确度。对于已投产的批量生产车型，要求每班次三坐标测量一台白车身；如果是小批量试生产阶段，要求每个批次测量1～2台。从而更加有效提高车身尺寸稳定性和符合率。  图9 蓝光标定图  图10 标定结果 改进及优化措施 从产品开发到制造出白车身是一个相当复杂的过程，涉及到的工艺种类繁多，各个环节相互影响、相互制约。我们必须要对每一个环节进行分析，严格把关，寻找其内在的规律，制定合理的质量管理方法，目前，白车身焊接工装都是遵循“基准一致性”原则。一旦发生白车身尺寸有偏差或超差，采取的策略一是对焊接工装进行标定，分析检查单件精度、来料状态、物流运输及夹具强度的准确度，控制整车零件的“尺寸链”不要太长，通过增加零件的测量频次、夹具的定位与磨损状态、冲压件的精度、贴合程度、焊接顺序等管控，同时采用先进的测量设备和手段进行综合控制。只有这样，才能保证白车身具有良好和稳定的尺寸质量。 结束语车身精度的提高仅仅靠品质管理人员的努力是远远不够的，这是一个系统工程，它必须依靠全体员工的一致努力，“车身一毫米工程(车身测量点的误差在±0.5mm)”的创建，应从设计阶段到生产阶段，从零部件供应商到整车厂四大车间，从零件单品品质到车身零件配合精度，从各工序的过程控制到总成件的综合分析，需要全员参与才能达到最终的目标，通过对各拼接总成的数据分析、精度检验，利用采集的缺陷实现量化管理，再从装配公差尺寸链入手，以焊接大总成为折算基准，逐一分析到焊接小总成的尺寸链误差，排查因生产制造控制能力不足，直接导致车身尺寸波动较大的夹具，还有部分因长期使用发生变形或磨损较多的夹具，找出存在问题的制件或者夹具加以修正，持续提升工序的过程保证能力。 |
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