車身精度影響因素及控制思路

蔡洪偉 吳開鈞

（重慶長安汽車股份有限公司工藝技術部）

焊接車身精度控制一直是國內外各主機廠積極研究與實踐的重要課題。為制造出精度更高，品質更好的整車，非常有必要在車身精度控制方面進行深入研究。文章對其影響因素和應對控制措施進行了探討和總結。

1 車身精度影響因素

車身精度影響因素不僅涉及主機廠焊接生產線水平和模具等硬件制造水平，還包含產品初始設計質量、工藝設計質量、零部件精度、供應商工序一致性保證能力、制造方法、制造過程中工裝及設備狀態、人員操作及檢測手段等因素[1]。

2 車身精度控制思路

汽車車身精度控制的核心是產品設計階段的焊接同步工程（SE）分析和試生產驗證階段的質量控制工具（PCF）匹配分析活動。文章從車身設計、人、機、法、料及測6個方面闡述車身精度控制[2]。

2.1 設計因素

即在產品設計階段，運用焊接模擬仿真分析技術和焊接工藝制造經驗，分析產品的可焊性、焊接定位、焊接變形、焊接公差、焊接結構、焊接工藝流程、焊接材料及焊接品質等焊接工藝問題，保證車身的高設計質量。

設計階段車身精度控制對應措施為焊接SE分析，主要分為模型結構分析和可焊性分析。

模型結構分析要點為：1）盡可能優化結構，采用比較成熟的焊接工藝；2）盡可能避免較特殊且成本較高的焊接工藝；3）從各個角度降低焊接工裝及生產線建設成本；4）工藝難點分析。

可焊性分析要點為：1）焊點優化分析；2）焊接邊長度及寬度優化分析；3）特殊焊接方式分析；4）焊接通道分析。

通過建立一整套的SE分析規范，可以更好地支撐對產品設計的SE分析工作。SE分析規范建立，如圖1所示。

2.2 人的因素

此處的人主要為焊裝操作工人，他們在質量意識、操作熟練程度、工作態度、作業標準、設備維護及工藝執行等方面對車身精度均有影響。人為因素對車身精度影響的應對措施為：1）加強操作培訓及勞動素養培訓，提高成熟人員培養，強化制造系統質量意識；2）加強生產管理，提高工藝紀律執行力，嚴肅工藝紀律檢查；3）建立工藝紀律巡檢機制。

2.3 機的因素

機主要指在白車身生產制造過程中所使用的各種設備、工裝和工具，它對車身精度的影響主要體現在生產線水平和模具水平等方面，其影響因素有：自動化水平、制造過程設備水平、模具廠家能力水平、模具結構強度、生產線廠家技術水平及夾具標準等[3]。

對于模具和焊接生產線，需控制關鍵點，對于關鍵點，需要制定嚴格的技術標準。設備的要素關鍵點為：1）關鍵部位自動焊：提高生產線焊接自動化程度，在發動機艙總成線和主線采用機器人焊接，且采用往復桿（SHUTTLE）傳輸，保證這2個關鍵總成的質量和穩定性；2）沖壓機械手：沖壓生產線采用自動化傳輸系統，零件工序間傳輸采用單臂橫桿機械手，提高生產過程穩定性；3）檢具管控：對檢具的方案進行把控，保證檢具的功能充足。

2.4 料的因素

料在這里主要指的是零部件。在焊接專業內普遍認為，從制造過程考慮，零部件質量對車身精度的貢獻為90%以上。所以，零部件質量的控制是重中之重。

在管理體系上，主要采取：1）建立嚴格的供應商分級管理制度，根據供應商的能力及水平將供應商分為A，B，C 3類；2）建立零部件各輪質量指標體系，明確零部件的合格率及工序能力指數（CPK）。

在技術手段上，主要是運用質量控制工具（PCF），開展PCF匹配分析活動來控制提升零部件質量。

2.4.1 質量控制工具（PCF）

為更好地控制零部件質量，引進零部件質量提升工具（PCF），即零件匹配分析所用的工具，其定義為Parts Coordinate Fixture（零部件匹配夾具）。PCF實物，如圖2所示。

1）主要功能：通過零部件模具調試階段進行的零部件實物匹配，發現零部件之間存在干涉及匹配間隙過大等不良搭接關系，制定零部件修正指示書，指導零件模具整改，從而提升車身總成質量。

2）輔助功能：a.驗證沖壓單件質量特性；b.驗證夾具的精度、夾緊機構夾緊力及夾緊順序是否合理；c.驗證焊接工藝合理性[4]。

2.4.2 PCF開展流程

通過PCF活動，匹配分析零部件質量問題，助推零部件質量提升。PCF活動一般分為“PCF0～PCF3”4個活動階段，具體流程，如圖3所示。圖3中，PP1～PP3為生產線調試期間樣車試制批次；LS為車型具備投產條件。

2.4.3 PCF修正指示書

通過PCF活動出具《零部件修正指示書》，指導對零部件的質量整改。《零部件修正指示書》示例，如圖4所示。

2.5 法的因素

法主要指質量控制的各種必要的準則及焊接方法等。

2.5.1 三大準則[5]

1）全公司貫徹幾何尺寸與公差（GD&T）文件的執行，嚴格保證夾具、檢具及PCF定位系統的一致性；

2）統一的供應商工裝標準；

3）定期對工裝進行全面精度檢測與維護。

2.5.2 焊接方法

1）引進了激光釬焊技術，使焊接變形得到極大控制，感官品質極大提升；

2）引進冷金屬過渡焊接技術（CMT技術），通過試驗研究，對比普通MAG焊，優點明顯。

2.6 測的因素

測主要是測量設備、工具及測量數據的分析處理。

2.6.1 測量設備和工具

汽車行業用到的測量工具主要有：鈑金件單件檢具、三坐標測量機、白光掃描儀、光筆測量儀及開口檢具等。

對于車身的檢測，一般采用雙水平臂三坐標測量機，其測量精度單軸達到0.07mm/m，測量系統精度可靠。

為確保整個測量數據的可靠性，也做了如下工作：

1）規范操作：建立測量人員作業規范，并要求零部件供應商貫標；

2）加強對零部件供應商測量人員的培訓：建立了培訓考評機制；

3）加強零部件供應商測量系統管控：對供應商的測量人員和測量設備進行評估，供應商提供的任何測量數據，都必須是使用經主機廠認可的測量系統所測得的數據；

4）規范測量點，對關重測量點設置固定測量點位置，實施測點計劃，體現在檢具檢測及量產監控上。

另外，對于每個項目均設計制作了開口檢具，既用于量產前調試分析的輔助工具，也用于量產車型在線快速檢測白車身部件或總成相關部位的安裝點、面及型面特征，及時反映出生產線的制造質量，實現實時的過程監控。

2.6.2 車身檢測數據處理

一般白車身需檢測1 600～1 800個數據，由于數據量龐大，處理分析耗時耗力。為此，在Excel基礎上進行二次開發，開發出三坐標測量機（CMM）測量數據處理模板，并應用于各車型數據分析中，不但節約了90%以上的處理數據時間，而且簡單直觀，能直接發現車身精度存在的問題。

3 結論

通過對車身影響因素研究及控制措施的制定與嚴格實施，這套精度開發及控制流程經過長期實踐確認是行之有效的。但相比傳統普通的精度控制方法，本思路側重在設計階段的“SE分析”及調試期間的“PCF匹配分析活動”。因此必須堅持以“SE分析”和“PCF匹配分析活動”為核心。同時車身精度的控制是一個系統工程，還需要積極探索新的車身精度控制方法、手段和思路。