白車身尺寸控制與夾具工藝設(shè)計分析

劉新鵬

摘 要：在汽車制造過程中，相對于涂裝線和總裝線來說，焊裝線的剛性強，不同車型的通用性差，新車型的生產(chǎn)線部署，均需要重新設(shè)計焊裝夾具，從而造成市場滯后，影響企業(yè)效益。在對焊裝夾具整個設(shè)計過程，尤其是工作內(nèi)容重復(fù)、繁瑣、效率低的環(huán)節(jié)，進行分析的基礎(chǔ)上，開發(fā)了汽車白車身焊裝生產(chǎn)線數(shù)字化工藝與夾具設(shè)計系統(tǒng)，以提高設(shè)計的工作效率。

關(guān)鍵詞：白車身;尺寸控制;夾具設(shè)計

目前，汽車已經(jīng)遍及大街小巷，成為人們最主要的交通或運輸工具，對人們生活的影響非常大，隨著人們生活水平不斷提高，購買汽車已經(jīng)成為社會的一種現(xiàn)象，越來越多的人將汽車作為代步或者運營、運輸?shù)墓ぞ?，因此，汽車的需求量非常大，這給汽車制造業(yè)帶來了巨大的競爭力，各種車型和各種配置的汽車不斷推出，由于汽車的發(fā)動機、底盤設(shè)計和制造技術(shù)已經(jīng)很完善，大多采取全球購買的方式，基本上大同小異。而汽車的白車身尺寸以及夾具設(shè)計有著較大的發(fā)展空間，因此，人們注重汽車的外形設(shè)計和精細的做工，對汽車的車身形成了巨大的競爭市場，大大的滿足了客戶的需求。下文將對白車身尺寸控制和夾具工藝設(shè)計進行分析，為汽車車身的設(shè)計提供更好的方案。

1 白車身尺寸偏差的原因分析

白車身在生產(chǎn)過程中，經(jīng)歷了沖壓、焊裝、涂裝和總裝四個環(huán)節(jié)，白車身的零部件非常的多，車身曲面輪廓復(fù)雜，表面件的沖壓和焊接工藝難度非常大，而且工藝的質(zhì)量控制很難把握。所有的焊接對精度的要求非常高，所以要控制好白車身的尺寸精度難度相當(dāng)大。對于普通白車身來說，車身一般由幾百個復(fù)雜的曲面薄板，近一百個裝配工位，兩千個工裝定位點，由大約四千多個焊點在生產(chǎn)線上進行大批量、快節(jié)奏地拼焊而成，而且在焊接過程中要有層次性，因此，在焊接過程中每個步驟都可能會導(dǎo)致車身尺寸偏差，總的來說，白車身的尺寸偏差原因主要有以下幾個方面。

1.1 產(chǎn)品設(shè)計

產(chǎn)品設(shè)計在車身的開發(fā)中非常重要，設(shè)計的好壞直接決定了白車身的質(zhì)量，因此，在汽車設(shè)計時，首先要對車身進行合理分區(qū)，在分區(qū)時就要考慮加工制造中的焊接以及焊點的布置，每一個設(shè)計步驟都要緊密的聯(lián)系，否則，如果有一個步驟設(shè)計不合理，就會導(dǎo)致車身尺寸偏差。

1.2 尺寸監(jiān)控

零部件尺寸的制造不合格就會影響焊接誤差，從而影響白車身尺寸精度，因此，在零部件制造過程中，要嚴格按照圖紙技術(shù)要求規(guī)范操作，這樣才能控制零部件對車身尺寸的影響。為保證車身質(zhì)量、提高后序顧客滿意度及保證車身尺寸穩(wěn)定，對影響車身性能、后續(xù)裝配和關(guān)鍵定位孔等關(guān)鍵測量點（前后風(fēng)窗尺寸、前后副車架尺寸和主定位孔等）進行監(jiān)控，并繪制關(guān)鍵測量點波動圖，保證及時發(fā)現(xiàn)問題，及時解決問題。

1.3 焊接夾具質(zhì)量

為保證夾具狀態(tài)穩(wěn)定合格，生產(chǎn)線員工在開班前對夾具進行點檢，工裝每天巡檢，并每周對定位銷進行測量外，車身尺寸工藝員應(yīng)按照關(guān)鍵夾具檢查清單周期性地對重要夾具狀態(tài)進行檢查，防止因定位基準的松動造成車身尺寸的波動。

1.4 焊接變形

焊接變形一般是由焊接誤差造成的。一般很難進行量的計算和確定，焊接變形不能在理論上獲得，只能通過實際測量來獲取，檢驗變形量操作起來非常困難，因為誤差一般都比較小，因此要針對不同焊接部位和焊接方法以及焊接順序進行精密的測量，才能分析出焊接變形的原因，之后才能通過對夾具進行精調(diào)后消除局部變形，調(diào)整焊接變形。因此，在操作中，要盡可能規(guī)范操作，減少誤差，從而減少焊接變形。

1.5 關(guān)鍵沖壓件檢查

為保證車身尺寸穩(wěn)定需要對關(guān)鍵沖壓件進行監(jiān)控，要定期對關(guān)鍵沖壓件進行檢具檢測或進行白光掃描，掌握最新狀態(tài)（每半年或一年循環(huán)一次），并建立關(guān)鍵沖壓件質(zhì)量檔案，為后期的質(zhì)量改進與問題跟蹤提供依據(jù)。

1.6 操作的影響

在操作過程中，基本上都是流水線工作，每個環(huán)節(jié)都有不同操作人員來完成，因此，操作者應(yīng)該熟練掌握操作技術(shù)，嚴格按照操作規(guī)范來完成，但是在實際生產(chǎn)過程中，制造誤差會隨機產(chǎn)生，所以要求操作人員應(yīng)精心細致，盡可能避免誤差的產(chǎn)生，從而控制車身的尺寸。

2 白車身尺寸的檢測與控制方法

白車身質(zhì)量的檢測是控制汽車質(zhì)量的基礎(chǔ)，車身檢測是在零件上選取能夠突出產(chǎn)品尺寸信息的點、面等進行測量，檢測方法和工具有很多，如中鋼卷尺、游標卡尺、三坐標測量機、激光跟蹤測量儀等在車身的檢測中應(yīng)用廣泛。在控制車身尺寸上，我們首先應(yīng)該從提高設(shè)計質(zhì)量上進行控制，因為設(shè)計質(zhì)量決定了汽車車身的總體質(zhì)量，其次在加工制造過程中要保證車身設(shè)計的基準統(tǒng)一，因為設(shè)計中涉及的部門非常的多，如果沒有一個統(tǒng)一的基準，將不會制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品，再次要在夾具的精度上進行嚴格的把控，焊接一定要按照圖紙進行操作。最后在零部件生產(chǎn)和焊接中，焊接的層次一定要把握清楚，嚴格規(guī)范的進行每一道工序，加強工藝管理，提高操作人員的技術(shù)，嚴格進行質(zhì)量檢測。總之，在汽車的制造過程中，所有參與人員都要嚴格規(guī)范操作，盡可能的避免誤差產(chǎn)生。

目前有些投資較大的焊裝生產(chǎn)線對于重要安裝點如后尾燈安裝點等已開始采取在線沖孔的方法，上海大眾在途安、明銳車身生產(chǎn)線已經(jīng)引入此技術(shù)，稱為ISRA技術(shù)。這一工藝方法的實施極大地減少了誤差積累的環(huán)節(jié)，提高了重要安裝點的尺寸精度。它的基本原理是將車身在線測量與鈑金沖孔、切割技術(shù)相結(jié)合并作為一個技術(shù)整體應(yīng)用到車身制造中。

如：長期以來由于車身尾燈安裝孔尺寸不穩(wěn)定、累計誤差等因素影響了尾燈與側(cè)圍、尾燈與后保險杠的匹配。采用ISRA技術(shù)，就是將后尾燈裝配處的型面照相后通過系統(tǒng)處理形成數(shù)模，并與已經(jīng)存儲于控制器中的理論數(shù)據(jù)相對照，找出最佳匹配尺寸，并自動調(diào)整機器人沖孔坐標，完成在線沖孔，從而確保沖孔位置準確穩(wěn)定，保證尾燈、后保險杠的配合精度。

3 夾具設(shè)計研究發(fā)展趨勢

3.1 汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動向及車身構(gòu)造的變化帶來夾具設(shè)計的更新

隨著人們對汽車文化的追求，舒適安全又不失個性迫使車身結(jié)構(gòu)向著穩(wěn)定化、結(jié)構(gòu)合理化發(fā)展。車身結(jié)構(gòu)的輕量化和合理化使得新的車身材料和新的車身結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，同時對焊接方法提出新的要求，從而對焊裝夾具的設(shè)計和制造提出新的要求。汽車生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，精益生產(chǎn)（LeanProduction）、并行工程（ConcurrentEngineering）即時生產(chǎn)（JustinTime）等生產(chǎn)方式的出現(xiàn)，導(dǎo)致新型汽車夾具的出現(xiàn)。

3.2 機器人技術(shù)的更新帶來夾具設(shè)計的更新

在車身工程中，車身裝配機器人隨著伺服技術(shù)發(fā)展，將周圍機器的工作逐漸轉(zhuǎn)移到機器人上。一方面，伺服焊接機器人的伺服焊槍是氣壓驅(qū)動和電極壓力的點焊焊槍變換為伺服電機化的焊槍，同時焊槍的機器人軸化的最大優(yōu)點是可簡化焊裝夾具;另一方面，作為替代以前鋁合金結(jié)合技術(shù)（電阻點焊和自穿孔鉚接）以摩擦攪拌結(jié)合法（FSW）的點結(jié)合法（FJS）應(yīng)用到汽車車身生產(chǎn)線，出現(xiàn)了FJS機器人。因此，對應(yīng)用焊接機器人的焊裝夾具的研究是未來夾具設(shè)計的另一個方向。

4 結(jié)束語

隨著汽車制造技術(shù)的不斷進步，汽車質(zhì)量也在不斷提高，這要求汽車制造業(yè)內(nèi)人士不斷轉(zhuǎn)變思想觀念，設(shè)計出高質(zhì)量的車型，在加工制造中，對零件尺寸精確控制，加強對生產(chǎn)部門的管理，要求員工進行嚴格規(guī)范操作，盡可能的減少生產(chǎn)過程帶來的誤差，各個部門進行合作，保質(zhì)保量的完成汽車制造工作，同時，要不斷的對汽車進行研究和改進，開發(fā)新產(chǎn)品，滿足當(dāng)代人們的需要，將汽車制造行業(yè)推向全球經(jīng)濟的頂峰。

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