白車身關鍵點質量控制淺析

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摘要：汽車制造主要包括沖焊涂總四大工藝，其中焊接工藝作為重要的環(huán)節(jié)，其過程控制的精度以及一致性直接保證了后工序總裝車間在生產裝配過程，整車制造一致性的好壞是顧客較為重視且可以直接感受到。本文結合實際的生產質量管理經驗，重點對影響整車裝配一致性的焊裝白車身制造過程的關鍵點尺寸選取、控制手法進行了闡述。

關鍵詞：尺寸精度；車身止口；精度控制

1前言

近些年，隨著國家政策的影響，中國的汽車行業(yè)競爭日益激烈，新能源汽車也如春筍不斷涌現(xiàn)，根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的相關信息統(tǒng)計，目前中國形成了3+3+3+3[5]的局面。對于汽車增量市場的激素增長，包括合資企業(yè)的各主機廠也在不斷的開發(fā)新的車型車型以及提升產能，同時也在不斷地降低制造成本、提升產品的質量。對于汽車制造工廠來說，共有沖壓、焊接、涂裝、總裝四大工藝，車身焊接過程是重要的環(huán)節(jié)，其中尺寸精度的質量是整車裝配過程中的重要基礎，尺寸匹配精度及一致性代表了工廠質量控制的水平。所謂尺寸匹配精度就是指白車身（Bodyinwhite）的精度，指的是車身上影響總裝各零部件安裝配合的安裝點的尺寸精度。目前主流的焊裝生產線體基本實現(xiàn)自動化，其制造系統(tǒng)龐大、且更為復雜，這些諸多的特點極易引起車身尺寸的變異，車身控制變得相對困難。目前很多主機廠在規(guī)劃新生產線體時，已開始采用在線檢測技術，通過采用激光、視覺（CCD）傳感、圖像處理以及計算機控制等技術來監(jiān)控車身的精度。另外，國內多數(shù)廠家一般都采用大型的三坐標測量儀對白車身的精度進行全尺寸測量。白車身測點根據(jù)車型規(guī)格的不同，測點基本控制在800～1200個不等，因為測量周期以及設備的限制，三坐標測量是對日生產的車輛進行抽查，抽查的頻率相對較低。在實際的工作中發(fā)現(xiàn)，三坐標測點的數(shù)據(jù)和總裝整車零部件的尺寸匹配關聯(lián)性不強，無法準確反映白車身在總裝車間的實際裝配情況。因此，利用有效的三坐標設備和資源，監(jiān)控車身的精度是提升產品質量重要保證環(huán)節(jié)，對關鍵功能點管理和改進可有效地提高各模塊工作效率，提升產品質量。

2關鍵尺寸測點及功能點的選擇

白車身是由幾百個復雜且尺寸不同的沖壓件焊接而成，焊接過程中的定位點、焊點高達數(shù)千個不等。單純一個沖壓件本身來說就有尺寸的誤差，幾百個沖壓件合拼起來的白車身差幾毫米就正常了，甚至會產生更大的誤差了。兩個沖壓件在焊接時需要工裝夾具固定，而工裝夾具本身的制造也存在誤差，總之，幾百個沖壓件合拼的一個白車身在空間上的產生的累計誤差就大了！對于白車身的合格率及功能點選擇需要針對與整車尺寸有較大影響的定位點，以及影響主要零件裝配的測量點尺寸。根據(jù)測點的不同可以分為三大類：1）車身的定位點：車身及總成制造過程中使用的定位基準點，通過監(jiān)控定位基準的變形能夠捕捉到的尺寸變異，進行相應的診斷識別，如側圍外板上的主副定位孔測點數(shù)據(jù)，能夠很好的反應車身總拼線體的定位情況。2）總裝車間零部件安裝配合面或孔的測點：所有整車內外飾的零部件匹配相關測點。3）動力及底盤部件的關鍵點：車身動力及底盤懸架零件安裝以及影響整車行駛性能的測量。關鍵功能測點的選擇一般原則，從白車身的三坐標測點中選擇合理的測點一般遵循兩個基本原則：1）白車身止口原則：白車身一般由左右側圍總成、機艙總成、前后地板總成、頂蓋總成等主要的分總成，幾個分總成在主線合拼后會形成6個開口的部位，即機艙、前風擋、后風擋、行李艙、左右前/后門部分。這6個開口區(qū)域（圖1）的尺寸質量直接決定總裝整車的裝配和一致性，因為這幾個部位的尺寸影響到前后擋風玻璃、門蓋以及動力的安裝，這幾個開口部位也是各零部件單件尺寸和分總成尺寸在制造過程中偏差累計的區(qū)域，通常受到沖壓件和外協(xié)件的影響，體現(xiàn)出尺寸波動較大，穩(wěn)定性差的現(xiàn)象，所有這幾個位置就定義為關鍵尺寸點區(qū)域。2）關鍵裝配功能尺寸原則：對于嚴重影響整車外觀、功能的一些區(qū)域的測點又需要作為關鍵點進行測量，比如說汽車的前后大燈的位置安裝點、前后懸架安裝點以及底盤安裝等其他的位置。

3尺寸精度的因素

焊接白車身生產由數(shù)百道工序完成，若我們在成品階段通過三坐標測量得出某區(qū)域尺寸超標了，那么問題是哪道工序出問題了呢？可若設備磨損與誤操作：假定一開始生產線上的白車身精度處于正常狀態(tài)，但隨著時間推移工裝夾具定位點、夾緊器隨著時間推移發(fā)生了磨損，以及涉及人工操作的環(huán)節(jié)懈怠了產生錯誤操作了呢？如何高效的檢測、實時定位問題根源，變成了一個難題。若工藝設計與裝備存在差異：沖壓、焊接的產品設計定位基準不同，會直接影響到精度。下圖為我們在排查尺寸精度常見的要素（圖2）：

4關鍵尺寸點的控制方式

當主機廠整車關鍵功能測點鎖定且車型已投產后，同時已開展一些日常管理、專項問題提升后，每一家單位都會獲取了一定的經驗。對于焊裝車間的質量控制應控制過程的一致性，進而逐步提升尺寸合格率，車間的質量管理原則就是尺寸穩(wěn)定。在實際的過程中可能會遇到各種情況，解決尺寸精度的問題時，采用二八原則要首先解決那些發(fā)生偏差且波動很大的問題，通過過程審核去排查制造的5M1E要素。在生產中通過觀察尺寸點的變化，會了解是由哪些工裝夾具的定位偏差導致、是由哪些零部件導致以及這些測點尺寸變異多少會對零件的裝配以及整車的性能產生影響。這些信息需要尺寸工程師在解決問題解決中不斷積累，而且測點的清單及報警閥值也不是一成不變，后期需要結合各個部門對問題的動態(tài)結果進行適時調整，具體方法如下：1）建立尺寸FEMA庫對于多數(shù)國內汽車制造公司來說，通常會在焊裝日生產抽取一臺車進行三坐標車身數(shù)據(jù)的測量，配備的三坐標資源單一，對車身精度來說抽查頻率很低。舉例焊裝車間工廠生產為JPH30來說，日生產基本在500臺左右，白車身從焊裝調整線下線到測量完畢通常需要8個小時以上，尺寸變異點后怎樣能第一時間發(fā)現(xiàn)至關重要。三坐標測量工程師作為接觸白車身工程師的的第一責任人，其經驗對各測點、功能尺寸以及測量完的數(shù)據(jù)必須相對敏感，異常后將信息第一時間反饋相關業(yè)務單位。焊裝和SQE在實際工作中針對尺寸變異點的影響形成反饋機制，并對失敗的案例進行收集整理，形成了尺寸失效模式的FEMA庫。2）工裝夾具變更管理車身及分總成的焊接工裝夾具因零部件的差異，其存在結構復雜、精度要求高、設計制造難度大的情況。由于零件尺寸差異、鈑金件的厚度的不一致等情況，導致定位組件無法做成的整體結構，夾具通常會采用獨立的定位塊或定位銷安裝在整體BASE基板上。在日常工作中若出現(xiàn)夾具定位裝置位置發(fā)生偏移、定位銷部位發(fā)生磨損和夾鉗夾緊力衰減下降等現(xiàn)象，將會導致焊接過程中的分總成零部件的的扭曲變形，定位的偏差造成相對位置的變動最終導致尺寸累計誤差增加，同時工裝構件在長期使用的過程中其受力狀態(tài)也緩慢的惡化，最終會影響到白車身整體的精度和質量。為了應對夾具變異的造成的不良影響，通過對工裝設備的日常維護和預見性維護等多種方式來進行預防管理。同時在遇到變異或者突發(fā)問題后要準確的查出問題根因，采取必要措施進行控制（圖3）。3）問題管理機制白車身的尺寸問題是十分復雜的系統(tǒng)工程，單純靠焊裝車尺寸工程師或者工藝工程師很難去完成尺寸的控制，很多都是需要跨業(yè)務部門去進行合作。發(fā)生白車身尺寸變異后，如何將信息前饋、后饋都責任單位，建立暢通的溝通渠道和快速反應小組可以達成快速改善目的。例如，某新能源車型試制期間，總裝車間底盤班組在安裝動力電池包時，發(fā)現(xiàn)電池包的安裝螺絲孔和車身安裝孔存在偏差，導致電池包無法安裝（圖4），通過吉利特有3824快贏改善方法進行分析改進。在問題發(fā)生時，跟線工程師在總裝現(xiàn)場分析匹配狀態(tài)以及對車身的三坐標測量的數(shù)據(jù)進行查閱，發(fā)現(xiàn)電池包安裝孔X向數(shù)據(jù)存在略微超差的現(xiàn)象，現(xiàn)場匹配時車身安裝孔存在輕微遮孔現(xiàn)象；工程師迅速至焊裝車間對過程所有因素進行排查，通過對夾具排查確認其定位原銷未發(fā)生變形或磨損，同時定位裝置并無松動的現(xiàn)象，在觀察該處焊接作業(yè)的時序狀態(tài)，焊接順序與工藝文件完全相符。通過快速的排查分析，得出結論為電池包安裝孔偏的現(xiàn)象，導致不能安裝的根本原因為零部件狀態(tài)變異。經綜合分析，制定對該問題臨時措施、永久措施的方案和斷點。

5結論

吉利作為自主品牌的領頭兵，對于白車身的尺寸控制的復雜性，在長達20多年的汽車質量管理上通過系統(tǒng)的策劃、監(jiān)控和改進，形成一套尺寸控制系統(tǒng)，保證整車制造質量。在新建工廠也投入如在線激光掃描等監(jiān)測設備，以保證產品生產的一致性。隨著中國制造2025的推進，汽車質量在強大的中國制造下肯定會將產品質量提高一個檔次，那么吉利汽車在超越合資中高端車的路途上，肯定會更自信，讓我們拭目以待，讓吉利汽車走遍全世界。

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[4]吳焱杰.淺析提升試制階段白車身功能尺寸精度的方法[J].汽車實用技術，2016（2）：83-85.

[5]三大央企：一汽、東風、長安；三大地方：上汽、北汽、廣汽；三大民營：吉利、長城、長安；三大新勢力：蔚來、小鵬、威馬.

作者:姬偉 杜開偉 單位:山西吉利汽車部件有限公司