淺析功能尺寸對白車身質(zhì)量的影響及解決措施

張文朋

奇瑞汽車股份有限公司 安徽省蕪湖市 241009

1 引言

隨著汽車構(gòu)造越來越復(fù)雜以及客戶對汽車的質(zhì)量要求越來越高，各汽車企業(yè)都已逐步認識到，產(chǎn)品質(zhì)量控制已經(jīng)從制造上溯到產(chǎn)品與工藝設(shè)計，車身功能尺寸系統(tǒng)是轎車發(fā)展過程中的新技術(shù)手段，其對于高品質(zhì)轎車車身開發(fā)與制造有著重要的作用。

2 功能尺寸定義及相關(guān)說明

功能尺寸是用來確定單件或總成的型面要素或中間過渡空間的型面、尺寸和位置的尺寸。功能尺寸關(guān)注的是那些影響主要質(zhì)量特征的尺寸。（例如間隙尺寸、平度及門開啟力等）這些尺寸會涉及到影響車輛功能以及制造相關(guān)的能力（例如裝配能力），在批量生產(chǎn)中，功能尺寸必須加以控制。

功能尺寸必須給予明確的公差帶定義，并在相關(guān)技術(shù)文件中做出規(guī)定。本文中的功能尺寸是用來衡量車身穩(wěn)定性的質(zhì)量監(jiān)控指標，也是作為生產(chǎn)現(xiàn)場及車型的統(tǒng)一性的，可比較的質(zhì)量檢測報告的數(shù)據(jù)依據(jù)。

功能尺寸簡單說就是一個物品同另一個物品或多個物品同另一個物品的相對位置，這類似于一個形狀公差?，F(xiàn)在的問題是：我們是不是要等焊成車身了才來確定零件是不是合格？這樣做的成本比我們想象的大得多。通常的情況是，必須把這個形狀公差分配到零件中去，在零件設(shè)計和工藝設(shè)計時進行保證。

3 功能尺寸對白車身質(zhì)量的影響

3.1 對匹配的影響

目前，很多車企（包括合資車企)在項目調(diào)試階段往往更加重視車身的符合率，通過提高車身符合率來客觀評定車子的狀態(tài)，而很少關(guān)注白車身的功能尺寸，因為在調(diào)試階段，沖壓件狀態(tài)還不夠穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝還不夠成熟，操作人員技能還不夠熟練，這就導(dǎo)致了很多調(diào)試人員更多的去關(guān)注沖壓件的狀態(tài)來滿足車身符合率。而到項目后期進行匹配時，發(fā)現(xiàn)如此高符合率的車子確不能滿足外觀匹配的要求，盡管很多檢測點已經(jīng)合格。

3.2 對裝配的影響

功能尺寸除對白車身匹配具有重要影響外，其對下一級的裝配的影響同樣不可忽視。功能尺寸出發(fā)點是保證產(chǎn)品功能，實際應(yīng)用時多半是為了保證下一級的裝配，主要是總裝裝配。焊裝生產(chǎn)出高符合率的白車身，不一定保證在總裝就會裝出合格的商品車，而只有總裝能裝出合格的車身才能保證車型的順利批量生產(chǎn)至上市。

4 提升功能尺寸符合率的措施

提升車身功能尺寸不等于忽視車身符合率，不等于忽視檢測點的公差來一味滿足功能尺寸來到裝車的要求。其實，我們車身功能尺寸應(yīng)該以車身符合率為前提，在滿足車身檢測指標的前提下，對一下對匹配及裝配沒有重大影響的點，我們可以放寬其公差要求，更差產(chǎn)品對其公差定義，進而從兩個方面達到我們的指標。

4.1 產(chǎn)品

標準功能尺寸范圍包括：整車、側(cè)面件組件、組合件組件、車架底板四方面。

功能尺寸作為批量生產(chǎn)時效驗尺寸的起源追溯到裝車的要求及功能。

因為通常用的一些，例如精密思考，良好設(shè)計，外觀的要求等等。在第一個步驟里面就需要轉(zhuǎn)換成幾何上的可量化的質(zhì)量指標（搭接，結(jié)合，平行度，校核校驗尺寸等），為了使這種質(zhì)量轉(zhuǎn)化到汽車底盤及各單件上，觀測功能區(qū)范圍就十分有用了。

結(jié)構(gòu)件相互結(jié)合的斷面及范圍可理解為功能區(qū)，它們是十分重要的，對功能區(qū)好壞起到重大作用。

為了用測量的結(jié)果，針對標準功能尺寸比較，可以在較長的時間內(nèi)觀測工藝質(zhì)量，整個組件，底盤件及各單件全部要功能尺寸的系列的解析及進展。為此必須把功能尺寸從一個組件傳遞到下面的組件上，或者在相鄰的結(jié)構(gòu)組件上通過以協(xié)調(diào)定好的坐標劃出功能尺寸。例如在系列件的門結(jié)合處和車門組件之間，如果功能尺寸轉(zhuǎn)化到各單件是不行的話，那是因為這個尺寸對這個單件不是專門的尺寸。故采用各單個測量點轉(zhuǎn)換到本測量車的坐標內(nèi)要確保進行（例如從車門組件到單個的門外板之間）

在產(chǎn)品設(shè)計階段開始，根據(jù)此車型的市場定位及售價、結(jié)合預(yù)期銷量、項目資金投入等來定義此車型的質(zhì)量指標。好的沖壓件、先進的工藝對白車身質(zhì)量具有重要的影響，所以在設(shè)計階段，這將成為檢測點公差定義

其次，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對功能尺寸也具有重要影響，合理的車身結(jié)構(gòu)可大程度的吸收生產(chǎn)過程中帶來的工藝誤差，同樣，在設(shè)計階段我們產(chǎn)品工程師也應(yīng)該考慮可能產(chǎn)生的工藝偏差累計，進而設(shè)計工藝補差來進行彌補。

同時設(shè)計人員應(yīng)多于夾具調(diào)試人員、匹配人員溝通，保證板件基準的同一性，進可能保證其加工公差走向一致，比如全部走上偏差。

4.2 模具

除板件設(shè)計結(jié)構(gòu)外，沖壓件的質(zhì)量對功能尺寸的提升至關(guān)重要，在項目資金投入中，模具所占的比重最大，所以對于模具的設(shè)計方案制定變得尤為重要，在保證板件定位基準一致性的前提下，合理的模具設(shè)計結(jié)構(gòu)可最大程度的降低板件的誤差。相信這也是目前很多車企均采取的控制車身質(zhì)量最有效措施，然而這樣對白車身每個沖壓件進行高質(zhì)量的加工，將耗費很大的成本，而如果我們通過功能尺寸對板件加工進行定義，這樣將可以降低對檢測點的制造精度要求從而降低成本。

4.3 夾具

焊接工裝在使用過程中，必然會承受一定的載荷。若焊接工裝在承受載荷后，產(chǎn)生嚴重的變形，零件在焊接后尺寸波動必然會比較大。因此，若要保證焊接零件的焊接一致性，必須有穩(wěn)定的工裝，而穩(wěn)定的焊接工裝必須保證其構(gòu)件在承受一定的載荷作用下不產(chǎn)生過大的變形。

焊接工裝剛性驗證主要是針對活動定位機構(gòu)。沖壓件在進行定位時，主要是使用定位銷和定位塊，對其各個自由度進行控制。在焊接工裝中比較常用的典型活動機構(gòu)有伸縮銷機構(gòu)（雙導(dǎo)桿汽缸連接定位銷、銷釘缸）、搖臂機構(gòu)（以氣缸為動力，定位銷或者定位塊繞鉸鏈軸轉(zhuǎn)動，利用stopper進行限位）、滑移機構(gòu)（以氣缸為動力，定位裝置在線性滑軌上移動）、懸臂機構(gòu)等。

剛性足夠的焊接工裝夾具能確保在使用過程中不因長期承受載荷而變形，但是無法保證零件在夾具上的定位穩(wěn)定性，由于每個零件其形狀功能的差異，其定位方案也有差異，因此，每個零件的定位穩(wěn)定性對焊接白車身的一致性起到至關(guān)重要的作用，必須保證了工裝夾具的定位穩(wěn)定后才可以控制白車身的焊接一致性，進一步保證車身功能尺寸合格。

夾具定位穩(wěn)定性驗證主要是針對使用剛性滿足需求的焊接工裝的零件，在相互配合需要點焊的面進行鉆共用孔，反復(fù)裝夾，測量所鉆孔的直徑，對比零件在反復(fù)裝夾過程中的共用孔的孔徑變化量，從而驗證夾具定位穩(wěn)定性。

使用檢測棒測量所鉆共用孔的初始直徑，檢測棒直徑分別為5.5mm、5.6mm、5.7mm、5.8mm、5.9mm、6.0mm，用白板筆將測量數(shù)據(jù)記錄在鈑件孔的相應(yīng)位置。打開焊接夾具，取出零件，重復(fù)按照工藝文件要求進行裝夾5次，并使用檢測棒測量所鉆共用孔的直徑，如因鈑件錯位嚴重，共用孔直徑變小，可使用游標卡尺測量孔徑。無論采用何種測量方式，必須確?？讖綔y量準確。

重復(fù)五次裝夾后，將測量的共用孔孔徑值填寫在圖示表格中。利用統(tǒng)計學知識計算出五次裝夾后孔徑的平均值、R（偏差）、6σ，從而計算出Cp。其中T為公差，即0.5mm。

若計算出來Cp＞1，則此焊接工裝能保證零件的定位穩(wěn)定性；

若計算出來Cp＜1，則需要對此焊接工裝進行原因分析。

首先，必須重新確認驗證過程中，各種手法是否正確，確認裝夾、鉆孔、測量方法都按照標準進行。如果這些均正確，但計算出來的Cp不滿足需求，則需結(jié)合沖壓件的檢測數(shù)據(jù)進行分析，是否沖壓件的狀態(tài)影響了零件的定位穩(wěn)定性。

若經(jīng)過排查分析，沖壓件不是影響焊接一致性的主要原因，則對焊接工裝的結(jié)構(gòu)強度及定位方案進行分析，增加定位機構(gòu)或者加強定位機構(gòu)來從根本上解決定位穩(wěn)定性問題，保證零件在定位后的穩(wěn)定性。

通過焊接工裝剛性驗證與夾具定位穩(wěn)定性驗證后，保證了零件在工裝夾具上穩(wěn)定定位，車身焊接驗證主要是驗證零件在焊接過程中的變化量，并分析此變化量對整車尺寸的影響。

4.4 工藝

由于項目調(diào)試過程中很多不確定因素的存在，即使板件是合格的，夾具是合格的，但制造出的白車身仍然有可能存在問題。其實公差的存在就是為了下一級可以更好的進行裝配，而在這一階段，盡管車身符合率已經(jīng)可以達標，但白車身整車匹配符合率確仍然不能滿足要求，總裝裝車仍然存在困難。這時，我們就應(yīng)該關(guān)注我們的車身功能尺寸。進而來逐層、逐級的分析各個檢測點的公差走向，最后使其功能尺寸檢測點的公差走向一致，滿足裝配需求。

5 結(jié)語

功能尺寸對白車身匹配及裝配具有重要影響，合格的車身符合率不一定能滿足裝配要求，但合格的功能尺寸一定可以裝配出更高質(zhì)量的白車身。