关于汽车白车身尺寸的控制研究

(整期优先)网络出版时间:2018-10-20
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关于汽车白车身尺寸的控制研究

张祥云

一汽-大众汽车有限公司佛山分公司广东佛山528225

摘要:经济社会稳健发展的背景下,为汽车制造行业创造了良好的发展环境,提高车身的外观和尺寸质量,成为从业人员的关注重点。本文以白车身尺寸控制为核心,首先指出制造期间尺寸精度的影响因素,然后介绍了几种尺寸控制方法,最后结合实际案例进行分析,以供参考。

关键词:白车身;尺寸精度;影响因素;控制方法

汽车白车身在制作过程中,涉及冲压、焊接、油漆、装配等多个工艺环节,因设计不合理、尺寸控制不当,导致汽车尺寸不合格,会严重影响整车的质量。调查显示,当前车身尺寸控制,反映出汽车制造企业的综合实力,关系到汽车品牌的建立和长远发展,更与消费者的直观感受息息相关。以下结合工作实践,针对白车身制造期间的尺寸控制工作进行探讨。

1.汽车白车身制造期间尺寸精度的影响因素

1.1零件偏差

汽车白车身的焊装零件均为冲压件,一部分覆盖在车身表面,另一部分组成内部结构。分析这些冲压件的特点,大部分形态复杂、精度要求高,经历了冲压、弯曲、拉伸、剪切、翻边等多道工艺流程,必须完全满足图纸设计公差[1]。除在生产过程之外,零件的包装、运输过程中,容易发生变形,且肉眼难以察觉,因此应该设计合理的包装和运输方式。另外,冲压件回弹也会造成偏差,在应力变化作用下,会改变零件的原有形态和尺寸。对此,模具的生产精度应该控制的更为严格,并利用三坐标测量机进行检测,确保满足设计标准要求。必要时可以在模具开发阶段做零件回弹或焊接变形的预留。

1.2夹具设备

在白车身生产期间,夹具的作用是对焊接进行定位,当前车身焊接是利用薄板冲压件,零件定位的准确性,一方面取决于定位点的设计,另一方面受定位点分布情况的影响。因此,夹具的材质、结构设计、和零件是否匹配,均会影响车身焊接作业的尺寸精度。

1.3测量误差

判断车身尺寸是否存在偏差,主要利用测量系统予以验证,目前测量系统以三坐标测量机为主,包括拍照式、扫描式、接触式等类型。基于编程控制下,能对车身零件进行高频次测量,并绘制线性分布图、生成分析报告,为技术人员提供一手资料[2]。一旦测量系统本身出现问题,就会直接影响测量结果的准确性,最终造成车身尺寸偏差。

1.4焊接作业

非自动化制造期间,采用标准化焊接作业,是控制尺寸精度的有效手段。以V车型为例,调查显示:①车顶前后横梁Z轴方向的尺寸偏差明显,分析发现该部位的内外板匹配面焊点共计44个,是焊接顺序影响了尺寸精度。通过调整焊点的焊接顺序,结果显示尺寸偏差得到控制,尺寸精度满足要求。②后备箱口两侧翻边Z轴方向的尺寸有偏差,分析发现是焊枪电极臂干涉零件产生的变形。对此,改进焊枪电极臂的形状,尺寸精度满足要求。

2.汽车白车身尺寸控制方法

2.1保证测量精度

对车身尺寸数据进行采集、分析、跟踪,是控制装配过程的基础。以三坐标测量机为例,可以对车身零件、分总成、骨架结构进行检测,具有精度高、自动控制的优势,目前在汽车制作行业中普及应用。保证测量精度,可以从以下两个方面入手。一是基准点:在三坐标测量机中,基于整车设计基准能形成坐标系,根据不同功能将车身划分为不同区域;然后在各个功能分区,利用装配基准点再建立局部装配坐标系,能够反映出局部的装配尺寸关系。二是功能尺寸:车身在装配过程中,还要关注功能尺寸,即零部件之间的相对尺寸精度[3]。检测功能尺寸,能判断零件、分总成的制造尺寸是否满足设计要求,为后续装配作业打下基础。以S车型白车身为例,车顶后部、后盖Z轴方向上共有6组测量点,检测结果显示虽然零件偏差在允许范围内,但功能尺寸的平整度超公差,不满足装配要求。

2.2提高装配质量

从装配的角度来看,装配偏差形成的原因,包括冲压工艺偏差、模具偏差、设计偏差、作业偏差等。对此,首先要保证整车的装配质量、功能质量,在偏差处理上,可以调整测量公差。以SK车型为例,车间装配发现尾灯装配的平整度、间隙大小均不满足标准要求,但三坐标测量机测量尾灯得到的结果却满足标准要求,分析发现,是侧围外板冲压件尺寸偏差、总成焊接偏差引起的。对此,调整尾灯的定位基准工装,以满足尺寸控制标准,但测量结果的偏差超限。简单来说,就是尾灯的外观质量合格,但尺寸和设计标准不符。要想解决这一问题,应该适当调整测量公差标准。

2.3控制焊接变形

对于焊接变形的控制,方法主要如下:第一,调整焊接顺序。对于存在多道焊缝的工件,利用后一道焊接工序,能消除前一道焊接工序带来的变形影响,通过平衡热量输入,最大程度上减小焊接产生的变形。第二,采用自动生产线。以机器人焊接、自动氩弧焊焊接为例,用于汽车车身制造中,优势在于效率高,可以准确控制焊点的数量、位置、间距[4]。其中,焊接钣金零件时,应该检查焊钳电极、金属板基准是否垂直,检查定位夹紧装置是否出现错位。此外,使用托盘能有效控制定位误差,减少零件变形现象,适用于规模化生产。

2.42mm质量工程

2mm质量工程的原理,是利用车身制造综合误差指数CII,实现车身尺寸控制目标,CII指数并不是制造期间测量数据的实际偏差,而是对车身制造尺寸的稳定性进行评价,适用于整车制造、零部件制造中[5]。具体应用时,首先确定所有测量点,选取一定数量的样本计算6σ值;其次按照从小到大的顺序,对所有测点进行排序;然后取95%的测点的6σ值为依据,画出分界线作为CII值;最后对高于分界线的测点进行分析控制,从而得到较低的CII值。如此反复操作,不断提高车身尺寸的精度,最终满足设计标准要求。

3.汽车白车身尺寸控制案例分析

3.1仪表板安装支架问题

以V车型为例,三坐标测量机显示右侧仪表板的安装支架功能尺寸偏差超限,且和在线测量数据相一致,因此上报相关部门。分析显示,更换水箱工位备板时,导致仪表板的安装支架倾斜,引起X轴方向上的功能尺寸超差。对此,通过调整和优化,三坐标测量机、在线测量数据均显示尺寸数据得到控制,功能尺寸处于正常范围内,后期跟踪调查显示没有出现批量性超差。

3.2前桥外倾问题

以V车型为例,四轮定位角度,指的是悬架系统和活动机件之间的相对角度,合适的四轮定位角度,能保证汽车直线行驶、提高转向性能。通过控制车身尺寸,促使四轮定位角度处于标准范围内,能解决前桥外倾问题,一方面实现轴承受力的均匀性,减缓元件磨损;另一方面能确保轮胎和地面密切贴合,减轻轮胎磨损,降低油量损耗。

结语:

综上所述,对于汽车制造行业而言,白车身尺寸控制是一个要点,是企业综合竞争力的体现。分析可知,影响车身尺寸精度的因素,包括零件偏差、夹具设备、测量误差、焊接作业等。对此,车身尺寸控制工作的开展,应该保证测量精度、提高装配质量、控制焊接变形,并利用2mm质量工程。文中针对仪表板安装支架问题、前桥外倾问题进行分析,希望为实际制造提供经验借鉴,提高整车性能质量。

参考文献:

[1]苏彦,张恒.浅析重型卡车白车身焊装过程尺寸控制[J].建筑工程技术与设计,2017,(9):740-740.

[2]罗家力,吴激,罗相尉.简述项目阶段白车身制造过程中的尺寸控制[J].企业科技与发展,2015,(8):58-60.

[3]王海燕,侯琳娜.Bootstrap重采样Bayesian方法在白车身制造尺寸不合格率估计中的应用[J].工业工程,2012,(6):15-19.

[4]郭庆勇,魏晓玲.汽车白车身在制造过程中的尺寸控制[J].商品与质量,2017,(38):268,270.

[5]邹凤祥,刘杰,蒋玲丽等.白车身尺寸质量提升的过程控制分析及改进[J].装备制造技术,2017,(8):89-92.