車(chē)身尺寸工程分析及應(yīng)用

摘 要：目前，轎車(chē)制造業(yè)對(duì)車(chē)身的裝配尺寸問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注?，F(xiàn)有的裝配尺寸主要采用剛性裝配誤差理論。而實(shí)際上，轎車(chē)車(chē)身零件的裝配過(guò)程相對(duì)于剛度較大的裝配工夾具而言，具有明顯的柔性，包括沖壓件制造偏差、裝配過(guò)程偏差及裝配順序、點(diǎn)焊順序等裝配工藝過(guò)程。因此，為控制車(chē)身裝配尺寸，必須尋求適用于柔性特點(diǎn)的方法，從而幫助分析與控制車(chē)身裝配過(guò)程中產(chǎn)生的偏差。

關(guān)鍵詞：配偏差；柔性；尺寸工程；

中圖分類號(hào)：U466 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-07-00-02

一、引言

汽車(chē)白車(chē)身由數(shù)百個(gè)薄板沖壓件通過(guò)裝配和焊接而成，若車(chē)身裝配尺寸波動(dòng)大， 則會(huì)導(dǎo)致車(chē)身零件出現(xiàn)安裝位置偏移、外觀間隙變大、風(fēng)阻及噪聲增大及漏水等問(wèn)題。在實(shí)際生產(chǎn)中， 零件的尺寸和制造過(guò)程都存在波動(dòng)， 必須克服這些波動(dòng)才能獲得尺寸質(zhì)量較高的車(chē)身。

本文對(duì)構(gòu)成車(chē)身尺寸偏差的影響元素進(jìn)行了識(shí)別和分析，并簡(jiǎn)述了對(duì)車(chē)身尺寸控制的方法。

二、車(chē)身裝配尺寸偏差分析

（一）車(chē)身裝配特點(diǎn)概述

1、車(chē)身裝配特點(diǎn)

轎車(chē)車(chē)身由薄板沖壓零件在不同裝配站裝配得到的最終總成件。零件的薄板特點(diǎn)使之相對(duì)于工裝夾具具有較大的柔性，進(jìn)而導(dǎo)致零件在運(yùn)輸、定位、夾緊、點(diǎn)焊等環(huán)節(jié)中易于發(fā)生變形；盡管在各種偏差因素影響下，零件之間可能發(fā)生相互作用，但由于車(chē)身零件易于變形，所以仍然能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)身裝配。

（二）車(chē)身裝配尺寸偏差分析

車(chē)身的設(shè)計(jì)質(zhì)量?jī)?yōu)劣將對(duì)車(chē)身的固有質(zhì)量產(chǎn)生決定性的影響，對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量而言，主要是以下方面；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、定位基準(zhǔn)設(shè)計(jì)、定位基準(zhǔn)的選擇、尺寸公差分配和尺寸鏈設(shè)計(jì)等。

車(chē)身裝配偏差由零部件及分總成尺寸偏差的累計(jì)而成，因而車(chē)身零部件的質(zhì)量是決定車(chē)身裝配偏差的一個(gè)重要的因素。工裝模夾具是車(chē)身及其零件生產(chǎn)制造工具保障，其質(zhì)量對(duì)車(chē)身裝配無(wú)疑也具有重要的影響， 車(chē)身制造工藝比較復(fù)雜，制造工藝的穩(wěn)定性，也會(huì)對(duì)車(chē)身裝配產(chǎn)生重要影響。

1、 車(chē)身裝配尺寸偏差的分類

影響車(chē)身裝配精度的偏差分為零件偏差、工具偏差和裝配偏差。

零件偏差：將零件放于夾具體前與零件裝配名義位置的偏差，包括零件設(shè)計(jì)偏差、零件沖壓過(guò)程的制造偏差、運(yùn)輸偏差等；

工具偏差：由夾具偏差、點(diǎn)焊工具的偏差構(gòu)成，主要包括工具設(shè)計(jì)偏差、工具制造偏差及使用磨損等；

裝配偏差：薄板沖壓件經(jīng)過(guò)PCWR裝配過(guò)程之后所得到的小總成的偏差，是零件偏差和工具偏差的耦合。

2、車(chē)身裝配尺寸偏差的分析

零件裝配的設(shè)計(jì)位置

對(duì)于車(chē)身總成，車(chē)身零部件的位置偏差對(duì)車(chē)身總成的偏差有著重要的影響，而在設(shè)計(jì)狀態(tài)，車(chē)身坐標(biāo)系中車(chē)身零部件（開(kāi)啟件除外）的絕對(duì)位置是惟一的。如何保證車(chē)身零部件絕對(duì)位置的精確性成為車(chē)身精度控制的一個(gè)非常重要的課題。因而在設(shè)計(jì)階段，必須引入定位的概念，對(duì)車(chē)身零件進(jìn)行定位。

車(chē)身零部件的制造質(zhì)量

由于車(chē)身總成是車(chē)身零件到車(chē)身總成逐級(jí)拼焊而成，車(chē)身的每一級(jí)分總成和每個(gè)沖壓件都具有一定的制造偏差；且車(chē)身制造的每一道工序的不穩(wěn)定因素具有工序誤差；上述車(chē)身零部件偏差和工序誤差，最終便積累成車(chē)身精度偏差。

因而在車(chē)身零部件的制造過(guò)程中，須盡量減少車(chē)身零部件的構(gòu)成數(shù)量，盡量減小車(chē)身總成的焊接級(jí)別數(shù)量，以盡量減少構(gòu)成車(chē)身精度偏差的因素。

車(chē)身總成及其零部件裝配工藝

車(chē)身總成一般由300～400個(gè)沖壓件逐級(jí)拼焊而成，期間經(jīng)過(guò)相當(dāng)?shù)拦ば蚣庸ざ?，種類包括沖壓（一般沖壓件的工藝又分成幾序）、焊接、檢測(cè)等。

對(duì)單個(gè)沖壓件而言，沖壓工藝的后幾個(gè)工序一般盡量統(tǒng)一采用前一序工藝已經(jīng)成型的定位特征（即設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)的定位特征）進(jìn)行定位，這樣可以大大提高的沖壓件的單件精度。

對(duì)車(chē)身總成的拼焊而言，小總成的拼焊盡量選用構(gòu)成該總成的單件沖壓工藝定位特征；大總成的拼焊盡量選用構(gòu)成該大總成的小總成的拼焊定位特征進(jìn)行定位，以此類推，直到整個(gè)車(chē)身拼焊完成，這樣可以提高車(chē)身分總成直到白車(chē)身總成的拼焊精度。

在車(chē)身制造階段充分利用設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)，充分保證車(chē)身沖壓件、車(chē)身分總成和車(chē)身總成模具、焊接夾具以及檢具定位基準(zhǔn)的一致性。這樣避免由于定位基準(zhǔn)發(fā)生變化，而產(chǎn)生的偏差。

裝配工具的偏差（定位偏差、夾具偏差、點(diǎn)焊工具偏差等）

RPS（reference point system）基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)以汽車(chē)車(chē)身坐標(biāo)系為唯一坐標(biāo)系，所有零部件的理論坐標(biāo)數(shù)據(jù)都以汽車(chē)車(chē)身坐標(biāo)表達(dá)。采用RPS基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)，可使零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)、工藝夾緊點(diǎn)、工藝定位點(diǎn)、測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)精確的坐標(biāo)控制，提高了零部件的制造精度，減少了零部件因基準(zhǔn)不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的偏差，汽車(chē)的裝配精度也得以提高，汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量穩(wěn)定性有了可靠保證。

因此在夾具和檢具的設(shè)計(jì)時(shí)，就必須要通過(guò)汽車(chē)零部件建立起汽車(chē)車(chē)身坐標(biāo)系。在車(chē)身零部件拼焊過(guò)程中，使得車(chē)身零部件在車(chē)身坐標(biāo)系中進(jìn)行定位，這樣會(huì)大大提高車(chē)身拼焊的精度，同樣檢測(cè)過(guò)程中，使得車(chē)身零部件在車(chē)身坐標(biāo)系中進(jìn)行定位，這樣便可如實(shí)反映出所測(cè)零部件的精度。

三、車(chē)身裝配尺寸偏差控制

（一）產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確

要保證白車(chē)身裝配偏差得到有效控制，首先保證白車(chē)身在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段及制造過(guò)程中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造全過(guò)程基準(zhǔn)統(tǒng)一與數(shù)據(jù)共享，從而保證產(chǎn)品制造與設(shè)計(jì)理念的一致性。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)模型化

沖壓件工序間尺寸傳遞基準(zhǔn)一致性

沖壓件在模具與夾具中定位基準(zhǔn)的一致原則

（二）焊接小總成件裝配尺寸的控制

控制重要尺寸原則

根據(jù)白車(chē)身總成的質(zhì)量特性要求，主要控制的尺寸有平臺(tái)基準(zhǔn)尺寸、大總成主要定位尺寸、關(guān)鍵縫隙尺寸、重要型面尺寸等。

包容與被包容的原則

可以簡(jiǎn)單描述為兩個(gè)相互包容與被包容配合時(shí)，包在外面的零件的公差帶控制范圍必須大于被包容零件的公差帶控制范圍。

先控制型面后控制孔位原則

在車(chē)身沖壓件相互配合時(shí)，應(yīng)該先考慮零件型面的吻合程度，然后再考慮孔位及直徑的控制。

（三）車(chē)身制造工裝的控制

定位型面的選取沖壓件穩(wěn)定可靠的型面原則；

夾具定位孔的選取與沖壓件定位孔或關(guān)鍵孔一致的原則；

夾緊器布置位置與檢具夾緊點(diǎn)的布置位置一致原則；

焊接工藝的順序應(yīng)該遵守先定位后夾緊的原則。

四、結(jié)論

隨著汽車(chē)制造業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)汽車(chē)車(chē)身尺寸要求也日益嚴(yán)格。而車(chē)身尺寸偏差又主要由各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)質(zhì)量、制造尺寸偏差和制造工藝尺寸偏差所決定的，因此必須有行之有效的控制手段，從各個(gè)環(huán)節(jié)，保證車(chē)身制造的精度。

本文對(duì)構(gòu)成車(chē)身裝配尺寸偏差的影響元素進(jìn)行了識(shí)別和分析，主要包括車(chē)身設(shè)計(jì)質(zhì)量、車(chē)身零部件的制造質(zhì)量、車(chē)身總成及其零部件裝配工藝和裝配工具的偏差（定位偏差、夾具偏差、點(diǎn)焊工具偏差等）等。

一切的方案與設(shè)想都需要投入現(xiàn)場(chǎng)使用，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)與質(zhì)量雙層效益，車(chē)身裝配質(zhì)量控制體系也是一樣。通過(guò)不斷完善車(chē)身尺寸工程，不斷提升裝配質(zhì)量，力求將整車(chē)合格率提升達(dá)到95%以上。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾東建.《汽車(chē)制造工藝學(xué)》 機(jī)械工業(yè)出版社

[2]張如華，趙向陽(yáng)，章躍榮.《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 清華大學(xué)出版社

[3]林忠欽，連軍，倪軍，來(lái)新民，陳關(guān)龍.基于小樣本的車(chē)身裝配尺寸質(zhì)量動(dòng)態(tài)高精度評(píng)價(jià)方法[J]；機(jī)械工程學(xué)報(bào)； 2001年11期

[4]林忠欽.《汽車(chē)車(chē)身制造質(zhì)量控制技術(shù)》 機(jī)械工業(yè)出版社

[5]鐘偉，曾代忠，汪衡虎.國(guó)外汽車(chē)的車(chē)身設(shè)計(jì)[J]； 機(jī)械工程師； 2005年11期

[6]李建新.現(xiàn)代汽車(chē)車(chē)身開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用 [J]；機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新； 2005年05期