簡析重型汽車車身尺寸控制

王帥等

摘要：本文介紹了汽車白車身制造過程中的尺寸控制，包括了車身尺寸控制類型、車身尺寸公差的制定和車身尺寸的檢測及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，及本單位實(shí)際生產(chǎn)過程中重型卡車駕駛室尺寸檢測控制中的應(yīng)用實(shí)例分析。

關(guān)鍵詞：尺寸；控制；檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

前言

高速的汽車工業(yè)制造技術(shù)發(fā)展過程中，汽車車身尺寸控制技術(shù)始終扮演著重要的角色。汽車車身尺寸控制技術(shù)的提升是汽車制造技術(shù)發(fā)展提高的需要，它的發(fā)展反過來促進(jìn)了汽車制造能力和制造技術(shù)的提高，進(jìn)而不斷的激勵促進(jìn)各汽車制造企業(yè)制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

1.尺寸檢測控制技術(shù)

1.1汽車車身尺寸制造過程控制技術(shù)

1.1.1汽車車身概念

汽車車身是汽車四大部件之一，它決定了汽車的基本形狀、大小和用途。汽車車身是由薄板沖壓零件焊成組合件，然后由零件、組合件焊接成幾大分總成，由分總成焊接車身總成，裝配車門、發(fā)動機(jī)罩等形成白車身。

1.1.2汽車車身制造基本工藝

車身制造基本工藝包括：a.沖壓工藝；b.焊裝工藝；c.涂裝工藝；d.總裝配工藝。

1.1.3汽車車身制造過程尺寸控制

汽車車身制造工藝其中涉及車身尺寸控制的主要為前兩部分，而車身沖壓工藝是汽車車身生產(chǎn)源頭，汽車項(xiàng)目開發(fā)過程主要為車身數(shù)學(xué)模型生成模具，投產(chǎn)得到?jīng)_壓單件投入焊裝車間進(jìn)行生產(chǎn)，尺寸控制的關(guān)鍵在于數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確及后期模具開發(fā)過程中尺寸的保證能力。焊裝夾具是生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)的一種輔助手段，它是將工件迅速準(zhǔn)確地定位并固定于所定位置，包括引導(dǎo)焊槍或工件的導(dǎo)向裝置在內(nèi)的用于裝配和焊接的工藝裝備的總稱。隨著國內(nèi)外汽車工業(yè)的發(fā)展，焊接夾具的重要性日益突出，已經(jīng)成為車身尺寸控制不可或缺的一部分。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外汽車制造廠商對焊裝夾具的要求越來越高，這也同時(shí)促進(jìn)了焊裝夾具水平的提升，反過來又提升了汽車車身的尺寸精度。

1.1.4國內(nèi)外車身制造過程尺寸控制

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，國外對車身制造尺寸控制已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平，制造偏差普遍控制在1.8mm以內(nèi)，而隨著我國與國外發(fā)達(dá)國家汽車廠商的不斷合作與交流，我國車身制造尺寸控制也達(dá)到了一定的水平，然而制造偏差不穩(wěn)定，與世界先進(jìn)水平還具有較大差距。

1.2汽車車身制造尺寸檢測技術(shù)

目前世界汽車發(fā)達(dá)國家對于車身尺寸的檢測主要以在線檢測為主，這樣就增加了尺寸檢測的可靠性及及時(shí)性，能夠有效的對車身尺寸控制過程中出現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行分析處理，而我國仍有較大一部分國產(chǎn)汽車行業(yè)以下線的離線檢測為主。

由于所有制造過程在人員、機(jī)器、材料、方法、環(huán)境以及測量方面都存在變動因素，所以車身尺寸的變差不可避免，在制造上也就有了公差的概念，公差的大小、過程能力的高低取決于控制變差能力的大小，這也具體反映了車身制造的質(zhì)量水平。沖壓件在投產(chǎn)階段對車身尺寸影響非常大，車身開發(fā)階段，有4個(gè)階段會對車身尺寸產(chǎn)生較大影響，分別為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝開發(fā)、試生產(chǎn)及批量生產(chǎn)，各階段產(chǎn)生的影響程度和側(cè)重點(diǎn)不同。要控制變差源，開發(fā)階段控制占70%，過程控制占30%。夾具設(shè)計(jì)時(shí)要考慮其結(jié)構(gòu)剛度：夾具的結(jié)構(gòu)剛度不足在長時(shí)間使用后可能導(dǎo)致定位基準(zhǔn)的偏移，在設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意BASE板、定位銷座等的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，目前汽車焊接夾具已呈現(xiàn)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢。其次，產(chǎn)品設(shè)計(jì)要避免沖壓成形工藝過于復(fù)雜，減少沖壓回彈和零件干涉現(xiàn)象，模夾具設(shè)計(jì)定位必須可靠，如夾具定位孔必須選擇傳遞沖壓的主定位孔，定位面必須選取沖壓件的可靠面。再次，工裝設(shè)計(jì)充分考慮焊鉗的焊接通道：進(jìn)行焊接仿真分析，保證關(guān)鍵定位焊點(diǎn)的焊接，盡量避免夾具松開后補(bǔ)焊，并且要便于員工取放料，易于操作和維護(hù)，以防生產(chǎn)過程中因人機(jī)工程問題造成的尺寸變差。

車身制造尺寸質(zhì)量方面，目前汽車制造行業(yè)廣泛采用2mm工程質(zhì)量控制方法。2mm工程在車身制造領(lǐng)域的應(yīng)用已被認(rèn)為是汽車制造企業(yè)是否在車身尺寸控制方面達(dá)到國際先進(jìn)水平的衡量標(biāo)準(zhǔn)。車身制造過程中的主要偏差源在裝配過程中耦合，傳遞和積累形成車身制造的綜合偏差。

白車身制造尺寸偏差主要源于零件自身的制造偏差、零件與零件之間焊裝過程中干涉造成焊接之后的變形，加之工裝夾具定位的不穩(wěn)定性等。這些偏差都是造成整車尺寸偏差的零件與工藝的影響因素。許多汽車制造企業(yè)和設(shè)計(jì)部門都試圖通過各種改進(jìn)以減小這些影響因素對于整車尺寸的影響，比如使用數(shù)值模擬方法分析沖壓工藝過程，試圖通過優(yōu)化工藝和模具設(shè)計(jì)降低沖壓件的自身偏差量問題；又如使用有限元分析技術(shù)，模擬車身薄板零件點(diǎn)焊過程，分析電阻點(diǎn)焊工藝過程，得出在合理的電極力和初始零件間隙條件下，車身零件點(diǎn)焊裝配過程中可以忽略因點(diǎn)焊熱過程產(chǎn)生的零件變形的結(jié)論，為簡化車身裝配偏差分析提供了依據(jù)。但是，車身制造尺寸偏差的原因仍然相當(dāng)復(fù)雜，2mm工程應(yīng)用的目的就是發(fā)現(xiàn)影響車身尺寸穩(wěn)定性的偏差，并加以控制。

車身制造的尺寸偏差雖然是不可避免的，但如果采用科學(xué)的檢測及分析方法，尺寸偏差還是可以得到有效地控制，并且不斷減小。

1.3數(shù)據(jù)采集分析對于提升精度的重要性

以中國重汽濟(jì)南卡車公司主打車型HOWO駕駛室為例，HOWO車身目前尺寸控制的方法主要為基于對焊接工裝的檢測，沖壓單件尺寸的檢測為基礎(chǔ)，加以對下線駕駛室車身進(jìn)行三坐標(biāo)離線檢測進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過工裝檢測數(shù)據(jù)的分析加之后期的不斷調(diào)整來降低車身制造尺寸偏差，目前在對標(biāo)工程中的2mm通過率維持在70%以上

2.結(jié)束語

車身尺寸控制是一個(gè)系統(tǒng)工程，在工藝規(guī)劃階段我們要從工序布置、基準(zhǔn)選擇和工裝設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行考慮，在批量生產(chǎn)階段主要從關(guān)鍵尺寸的監(jiān)控、關(guān)鍵夾具的點(diǎn)檢、關(guān)鍵沖壓件的檢查及夾具的改造等方面著手進(jìn)行，在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上逐步提升。汽車制造廠商要不斷探索，采用先進(jìn)的制造工藝是汽車行業(yè)發(fā)展成功的基礎(chǔ)，機(jī)器人自動化設(shè)備、激光在線檢測是汽車車身制造技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的趨勢，這些技術(shù)在以后的車身尺寸控制中會得到更廣泛的應(yīng)用，使我們的控制手段更加高效、經(jīng)濟(jì)，以便在市場中立于不敗之地。

參考文獻(xiàn)：

[1]滑德富，COMAU機(jī)器人激光在線檢測在奇瑞A3焊裝線的應(yīng)用，汽車工藝與材料，2010

[2]麥匯彭，三坐標(biāo)測量機(jī)在汽車生產(chǎn)中的作用，汽車工藝與材料，1997

[3]黃天澤黃金陵汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)北京機(jī)械工業(yè)出版社1992

作者簡介：王帥（1987.06-）男，籍貫：山東省濟(jì)南市，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：白車身焊裝。