影響車身精度的因素探析

摘要：車身制造精度關(guān)乎整車的動力系統(tǒng)、操控系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)等產(chǎn)品性能，是汽車品牌進行市場競爭的重要質(zhì)量基礎(chǔ)。此外，車身精度也是企業(yè)制造水平的體現(xiàn)，車身精度的提升能有效減少產(chǎn)品的制造工時和制造成本。文章結(jié)合車身的薄板沖壓件、焊接夾具及焊接過程的特點，得出了影響車身精度的因素，并對提高制造精度做了相應(yīng)論述。

關(guān)鍵詞：車身精度；沖壓件；焊接夾具；焊接質(zhì)量；制造精度 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH161 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

汽車產(chǎn)業(yè)在這幾年呈現(xiàn)疾風(fēng)驟雨般的發(fā)展趨勢，同時也帶動著煤炭、電力、鋼鐵、石油、運輸?shù)认嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成了一個密切產(chǎn)業(yè)群。然而，我國的汽車市場大部分被國外品牌所壟斷，面對激烈的國內(nèi)外市場競爭，國內(nèi)汽車品牌迫切需要提高基礎(chǔ)研發(fā)能力和制造水平，來提高國內(nèi)汽車企業(yè)的核心競爭力，推動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 薄板沖壓件的尺寸精度是車身精度的基礎(chǔ)

汽車車身通常是由幾百甚至上千個沖壓零件在焊接夾具上焊接和裝配而成。沖壓零件的尺寸精度是車身精度的基礎(chǔ)，更是整車零部件裝配精度的保證。然而，構(gòu)成汽車車身的絕大部分零件是薄板沖壓件，薄板零件具有空間曲面復(fù)雜、表面積大和剛性差易變形等特點，這就導(dǎo)致在包裝和運輸過程中如果受到任何磨損都會產(chǎn)生尺寸偏差，即使修復(fù)后也無法完全恢復(fù)至設(shè)計尺寸。所以，沖壓零件的尺寸偏差直接影響車身焊接的精度，因此，在裝配焊接過程中，只有借助焊接夾具的定位與夾緊，才能保證薄板沖壓零件之間正確的匹配位置和焊接間隙。此外，安排具體的工作人員定期對沖壓件的精度進行檢測，以確保在制造源頭就為車身精度保駕護航。

2 焊接夾具的精度是車身制造精度的標(biāo)尺

車身焊接夾具是將若干個薄板沖壓件定位夾緊并焊接成一體的工具，是實現(xiàn)各零件定位和裝配的載體，被視為車身制造精度的標(biāo)尺。成百上千的沖壓零件將在焊接夾具上完成焊接裝配，無疑焊接后的車身尺寸偏差與焊接夾具的精度有著不可分割的聯(lián)系。

另外，白車身裝配尺寸的準(zhǔn)確性是基于正確的焊接夾具定位，焊接夾具結(jié)構(gòu)如圖1所示，進而實現(xiàn)車身的正確裝配。由于生產(chǎn)線的節(jié)拍要求，夾具的本身每天關(guān)夾多達上千次，當(dāng)夾具發(fā)生偏移或磨損時，隨之將產(chǎn)生定位偏差，這是焊接間隙出現(xiàn)變動的主要原因，也是導(dǎo)致裝配尺寸誤差的根本，直接影響到車身制造的精度。

車身焊接夾具在設(shè)計之初就應(yīng)該為保證車身裝配精度做好充分的準(zhǔn)備，例如夾具的材料性能、合理結(jié)構(gòu)以及與零件的貼合度；加工工裝夾具時更加需要全面監(jiān)控零件的加工質(zhì)量與裝配精度，監(jiān)測零件的加工質(zhì)量主要考慮以下內(nèi)容：加工零件時的基準(zhǔn)選擇、零件的主要定位面與定位孔的精度及表面粗糙度、不同組但有相對關(guān)系的孔組的位置公差精度等，夾具的精度標(biāo)準(zhǔn)如圖1所示；夾具加工完成后就是裝配與調(diào)試階段，在調(diào)試完成的焊接拼臺，一般會進行同心孔實驗，即裝上工藝零件，夾緊后在零件間的搭接處對工件鉆孔，并對鉆孔進行測量的一種實驗方法。其目的是通過對拼臺夾具上零件的鉆孔在夾緊和打開狀態(tài)下的尺寸變化，分析判斷夾具在工作條件下的定位可靠性和重復(fù)性狀況，為改進定位和夾緊提供依據(jù)。

圖1 工裝夾具結(jié)構(gòu)及支撐板夾具精度標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)汽車生產(chǎn)廠家對焊接夾具精度的評估一般采用兩種方式：靜態(tài)檢測評估和動態(tài)檢測評估。其中，靜態(tài)評估方式使用較多。

靜態(tài)檢測指的是通過三坐標(biāo)測量夾具的關(guān)鍵夾點，即CMM檢測，測量焊接夾具的定位銷和定位支撐塊的空間位置尺寸，定位塊與定位銷的測量的位置與方法大致相同，定位塊的測量如圖2所示，需測量銷截面圓心、銷直徑、銷實測軸線與理論軸線夾角三個要素。三坐標(biāo)測量的流程一般為分析、測頭校準(zhǔn)、建立坐標(biāo)系、測量特征元素、構(gòu)造特征元素與評價特征元素、生成測量報告及評估測量結(jié)果，常用的CMM測量設(shè)備如圖3所示?？臻g尺寸的標(biāo)準(zhǔn)僅允許有0.1mm的誤差。

圖2 定位塊的測量

圖3 常用CMM測量設(shè)備

焊接夾具尺寸精度的靜態(tài)評估僅僅是對空間位置尺寸的檢測，而欠缺對夾具使用中耐用性和定位穩(wěn)定性的檢測。由于焊接夾具需要連續(xù)使用以及白車身生產(chǎn)過程復(fù)雜和焊接過程中零件對夾具的應(yīng)力，不可能周期性地對夾具進行CMM檢測，這時就需要對焊接夾具的尺寸精度進行動態(tài)評估。

焊接過程中，定位銷經(jīng)過零件的反復(fù)沖擊難免出現(xiàn)松動，此時，對零件的定位尺寸精度將發(fā)生偏差。借助輔助工具，對夾具施加拉力，實現(xiàn)對空間位置尺寸的動態(tài)檢測，同樣誤差要求在0.1mm。

另外，為了避免夾緊過程中薄板沖壓件的回彈力造成的尺寸偏差，夾具對厚度不同的板件的夾緊力標(biāo)準(zhǔn)也不容忽視。夾緊力的檢測方法很簡單，就是使用壓力測試儀直接測量夾點位置。當(dāng)然，每個汽車生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)值要求會有所不同。

3 焊接質(zhì)量是實現(xiàn)車身精度的紐帶

白車身一般由前車體、下車體、側(cè)圍、頂蓋、前后側(cè)門、尾門及發(fā)蓋構(gòu)成，白車身生產(chǎn)過程復(fù)雜，其夾緊點有一千多個，焊點多達四五千個，在生產(chǎn)線上又呈現(xiàn)出批量大、節(jié)奏快等特點，因此，必須重視焊接操作的質(zhì)量，也就是車身焊接精度。

焊接精度是實現(xiàn)車身精度的紐帶，是保證整車質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，焊接尺寸的精度關(guān)系著最終汽車產(chǎn)品的質(zhì)量，如整車的安全性、動力性、密封性及使用壽命等。焊接夾具和焊接變形是影響車身焊接精度的兩大重要

因素。

靜態(tài)評估檢測和動態(tài)評估檢測能有效的控制焊接夾具的精度，然而，多數(shù)情況下，零件只有通過較大的夾具壓緊力作用才能匹配并點焊在一起，以實現(xiàn)零件在焊點處緊密貼合的目的，保持零件在焊接過程中不發(fā)生

位移。

通常，夾緊力作用下零件的強制變形在產(chǎn)生尺寸偏差的同時必然增加對車身精度的影響。因此，在焊接過程中為了減少夾緊變形，應(yīng)該優(yōu)先選擇零件剛性最好的平面部位作為夾緊點，盡量避免曲面部位的選擇。又由于焊接發(fā)熱的影響，產(chǎn)生零件的熱脹冷縮，這就要求選擇焊接夾緊點時還要考慮到零件的伸縮空間。

另外，零件偏差、夾具偏差也易使焊點發(fā)生空間位置的漂移。我們應(yīng)結(jié)合零件的特點在包裝形式和運輸方式上尋求更適合的途徑，以最大化的消除沖壓零的件尺寸偏差。同時，定期檢測工裝夾具的狀態(tài)及排除潛在故障，并對故障工裝夾具采用合理的方式進行調(diào)整和維護，以減少由于其失效所造成的尺寸偏差。

4 結(jié)語

目前，國內(nèi)汽車業(yè)對焊接夾具的評估鑒定缺少系統(tǒng)性的標(biāo)準(zhǔn)，在一定程度上制約了車身制造精度的發(fā)展速度。所以，實現(xiàn)國內(nèi)汽車業(yè)的技術(shù)趕超歐美、日韓的制造水平，就應(yīng)從國內(nèi)汽車制造業(yè)現(xiàn)狀和企業(yè)實際情況出發(fā)。結(jié)合企業(yè)具體情況深入研究沖壓、焊接等一系列環(huán)節(jié)上的技術(shù)，總結(jié)出一條適合企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)，然后推行到整車生產(chǎn)過程中加以實施，并在制造過程中通過不斷總結(jié)歸納提高車身質(zhì)量的新思路新方法，以促使中國制造的水平短期內(nèi)與世界水平接軌，探索并打造適合中國特色的制造技術(shù)的新局面。

參考文獻

[1] 高勇.高精度車身研究[A].2007年中國汽車工程學(xué)會年會論文集[C].2007.

[2] 韓根云.汽車車身焊接夾具的設(shè)計[J].新技術(shù)新工藝，2001，（8）.

[3] 張無憂.焊接夾具影響車身制造精度[J].現(xiàn)代零部件，2010，（5）.

作者簡介：周濤（1987-），男，遼寧錦州人，上汽通用五菱汽車股份有限公司助理工程師，研究方向：工裝夾具

設(shè)計。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）