防錯技術(shù)在汽車車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

田朝 蘇喜陽

摘 要：在車身設(shè)計(jì)階段應(yīng)用防錯技術(shù)，可以有效的降低生產(chǎn)過程中因相似件可能出現(xiàn)的各種錯漏裝等質(zhì)量事故，提高生產(chǎn)效率及質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和一致性。

關(guān)鍵詞：汽車；防錯技術(shù)；車身設(shè)計(jì)

為了降低生產(chǎn)成本，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，加快市場反應(yīng)能力，越來越多的汽車生產(chǎn)廠家引入了柔性化生產(chǎn)線。而柔性化生產(chǎn)線的多款車型混線生產(chǎn)，各種外形相似而型號不同的零部件交織混雜，使得員工在加工裝配中難以區(qū)分，導(dǎo)致共線生產(chǎn)中存在錯裝、漏裝、漏加工、加工錯誤等潛在風(fēng)險(xiǎn)。而后的零件返工、返修乃至車身報(bào)廢等，不僅降低了生產(chǎn)效率，且增加了生產(chǎn)成本。

另一方面，汽車車身基本是左右對稱結(jié)構(gòu)，即便是同一車型，也存在較多的對稱件和相似件。這些相似件和對稱件，員工不易區(qū)分，易在物流配送、員工裝件、焊接時出現(xiàn)錯裝、漏裝等，進(jìn)而影響生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量及成本。因此為了預(yù)防及解決這些問題，各類防錯技術(shù)被引入到車身設(shè)計(jì)及生產(chǎn)過程中。

1. 防錯技術(shù)介紹

1.1防錯定義在 ISO/TS 16949 中， 防錯的定義是為防止不合格產(chǎn)品的制造而進(jìn)行的產(chǎn)品和制造過程的設(shè)計(jì)和開發(fā)。在 QS-9000 中， 防錯的定義是使用過程或設(shè)計(jì)特征來防止制造不合格品。APQP 和 FMEA 參考手冊中都明確提出要采用防錯技術(shù)， 防錯技術(shù)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量前期策劃和潛在失效模式及后果分析中必不可少的技術(shù)。

1.2防錯等級根據(jù)防錯的有效性，可將防錯分為以下 3 個等級：

1）不制造缺陷：通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)或工藝設(shè)計(jì)確保零件在生產(chǎn)、裝配時無法錯裝或漏裝，使可能發(fā)生的缺陷得以預(yù)防；

2）不傳遞缺陷：缺陷在某個工序產(chǎn)生并被當(dāng)場發(fā)現(xiàn)；

3）不接受缺陷：在某道工序發(fā)現(xiàn)前道工序造成的缺陷。

其中不制造缺陷的有效性級別最高，成本也最低。不傳遞缺陷是第二有效等級， 通過采用各種技術(shù)方式防止缺陷流入下道工序。 不接受缺陷是有效性級別最低的防錯，它包括功能測試、在線監(jiān)測等。

1.3防錯階段根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)過程，可將防錯技術(shù)分為 3 個階段，即：

1）設(shè)計(jì)前期預(yù)防性防錯階段；

2）生產(chǎn)過程預(yù)防性防錯階段；

3）后序過程檢測性防錯階段。

1.4車身設(shè)計(jì)及制造過程中的防錯技術(shù)

1）設(shè)計(jì)前期預(yù)防性防錯階段：在車身設(shè)計(jì)過程中充分考慮相似零件、對稱零件等的防錯問題，對可能出現(xiàn)差錯的零件進(jìn)行防錯設(shè)計(jì).

2）生產(chǎn)過程預(yù)防性防錯階段：主要由于前期 SE 分析遺漏、設(shè)計(jì)無法有效防錯的問題上。車身焊裝常用的-59有夾具氣路防錯（包括干擾銷、干擾塊、極限開關(guān)等）。

3）后序過程檢測性防錯階段：如焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器、電氣防錯（包括傳感器）等。以盡早的發(fā)現(xiàn)缺陷，員工可以迅速的修改錯誤，避免缺陷流入后道工序，使返工更為困難或不被發(fā)現(xiàn)影響車身質(zhì)量。

其中設(shè)計(jì)前期預(yù)防性防錯是從根本、 源頭上避免錯、漏裝，其有效性最高，成本也最低。 采用工裝防錯、檢測防錯不僅增加制造成本， 且達(dá)不到 100%的防錯率。因此必須在設(shè)計(jì)源頭充分考慮零件的防錯問題。文章根據(jù)車身設(shè)計(jì)中的防錯設(shè)計(jì)原則、 防錯設(shè)計(jì)方法及防錯設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行說明。

2. 車身設(shè)計(jì)中的防錯設(shè)計(jì)原則

車身設(shè)計(jì)中的防錯設(shè)計(jì)原則依據(jù)：1）功能、性能優(yōu)先：在車身零件防錯設(shè)計(jì)時，要優(yōu)先保證車身的裝配、結(jié)構(gòu)、性能等；2）局部優(yōu)化：車身零件的防錯設(shè)計(jì)，盡量采用局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化， 不更改大的結(jié)構(gòu)；3）成本最優(yōu)：盡量采用成本最低的防錯設(shè)計(jì)，盡量不增加車身零件；4）沖壓易成型：在進(jìn)行車身零件的防錯設(shè)計(jì)時，要考慮到?jīng)_壓的可實(shí)現(xiàn)性；5）簡單易實(shí)現(xiàn)：如果某種零件可能出現(xiàn)的差錯，應(yīng)有多種設(shè)計(jì)方案，那么應(yīng)該選擇加工起來最為簡單、更改量最小、成本最低的設(shè)計(jì)。

3.車身設(shè)計(jì)中的防錯設(shè)計(jì)方法

3.1 零件通用化對可能出現(xiàn)錯漏裝的零件， 設(shè)計(jì)優(yōu)化時首先考慮能否采用通用零件。使差異零件變?yōu)橥ㄓ昧慵＜冉档湍＞唛_發(fā)成本，又避免了錯漏裝、錯漏加工等缺陷。

3.2 放大零件的差異性由于車身結(jié)構(gòu)、 造型等實(shí)際設(shè)計(jì)過程中外形相似而略有差異的零部件不能做到通用性， 那么就放大兩者的差異性， 使員工能通過觀察或在加工制造過程中通過設(shè)備等能夠有效區(qū)分，如 RPS 特征點(diǎn)、孔徑、孔距及型面明顯差異。

3.3 唯一性焊裝車間生產(chǎn)中很多錯漏裝是由于零件在其他放置狀態(tài)時與設(shè)計(jì)狀態(tài)差異較小， 或員工在放件時不注意而裝錯部位或安裝不到位造成的， 為避免此種錯漏裝， 可在設(shè)計(jì)時將容易裝錯的部件設(shè)計(jì)成只有一種安裝方式，其他放置狀態(tài)明顯不可行。 需說明的是，不能因?yàn)榱慵哂袑ΨQ性， 便設(shè)計(jì)成正反都可以裝配的完全對稱結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)中，零件不可能具備理論狀態(tài)的對稱性， 這樣設(shè)計(jì)的結(jié)果就是裝配總是出現(xiàn)或正或負(fù)的兩極誤差。

4. 防錯技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用

4.1零部件設(shè)計(jì)防錯技術(shù)的在汽車中應(yīng)用

1）在零件上刻上明顯的L/R的標(biāo)識，是使工作人員在搬運(yùn)、使用此零件時很容易的辨認(rèn)出零件；

2）將零件設(shè)計(jì)更改的不對稱，如改變定位孔的位置，這樣使左件無法安裝到右件的位置，右件無法安裝在左件的位置，從而使零件安裝不會出現(xiàn)錯誤，但不能因更改設(shè)計(jì)降低產(chǎn)品質(zhì)量或較大的增加成本；

3）將零件設(shè)計(jì)成左右完全一樣，可以互相使用，不區(qū)分左右件的樣式，這樣既不擔(dān)心安裝出錯，還能有效降低成本；二是自對稱零部件。汽車的這種零部件很多，如地板橫梁、加強(qiáng)板等，它們的主要特點(diǎn)是左右或前后接近對稱，局部有一些區(qū)別，但不太明顯，旋轉(zhuǎn)半圈或正反面顛倒后于設(shè)計(jì)形態(tài)相似，員工很難區(qū)分正確的安裝方法，導(dǎo)致錯裝的概率很高，這種零件的防錯方式通常有兩種：①將零件的安裝定位孔設(shè)置成不對稱結(jié)構(gòu)這樣員工將零件旋轉(zhuǎn)后無法安裝，安裝孔設(shè)置成沉頭孔，便于區(qū)分正反面；②將零件的定位孔設(shè)置成直徑大小不同的孔，使安裝人員安裝錯誤后無法裝入。

在汽車零件的設(shè)計(jì)過程中要遵循以下的防錯設(shè)計(jì)原則：①優(yōu)先考慮零部件的功能、性能，不能因?yàn)榉厘e而降低零部件的性能；②加工成型容易，在進(jìn)行防錯設(shè)計(jì)時要考慮到加工成本的問題，不能因?yàn)榉厘e增加工藝實(shí)現(xiàn)難度；③實(shí)現(xiàn)較簡單，如果有些零部件的防錯方案有很多個，要優(yōu)先選擇加工最簡單、成本最低的設(shè)計(jì)方案。

4.2工裝防錯技術(shù)在汽車中的應(yīng)用

1）機(jī)械式防錯工裝。在汽車焊接生產(chǎn)線上常見的焊接工裝上增加擋塊和銷軸，對零件的錯裝或鈑金件漏沖孔等缺陷進(jìn)行檢測，以防止零部件出現(xiàn)漏沖孔、小零件的左右錯裝等，這種防錯措施實(shí)現(xiàn)容易，對保養(yǎng)要求低；

2）電子感應(yīng)式防錯工裝。在待檢測部位安全傳感器，當(dāng)零件靠近傳感器時，傳感器感應(yīng)到零件，控制系統(tǒng)得到信號才能將工裝夾具閉合，如果零件在上一工序中漏裝，傳感器檢測不到零件，工裝夾具無法閉合，系統(tǒng)就會報(bào)警，這種檢測方式精度較高，檢測準(zhǔn)確，但對安裝和使用環(huán)境要求較高，保養(yǎng)也較繁瑣，只能在緊要位置使用；

3）氣動防錯工裝。在實(shí)際生產(chǎn)中，通過控制工裝氣動回路的通/斷進(jìn)行零件的防錯，當(dāng)零件正確安裝時，行程開關(guān)打開，工裝的單向閥打開，氣路通暢，氣缸控制夾具閉合夾緊，如果零件漏裝，行程開關(guān)無法打開，與之相連的單向閥處于閉合狀態(tài)，氣缸不暢通，無法控制工件夾具夾緊，從而達(dá)到防錯的目的。