車身尺寸偏差分析及車身尺寸控制方法

胡磊

摘 要：轎車車身是整個轎車的重要組成部分，是整個汽車零部件的載體，轎車車身的制造質量和轎車的整體性能息息相關，目前國內外的轎車市場競爭己日趨白熱化，努力提高車身制造技術水平，才能使自己的產品在市場上有較強的競爭力。本文主要探討的是白車身尺寸偏差的原因，以及如何對白車身尺寸進行控制從而提高白車身尺寸精度。

關鍵詞：車身尺寸；檢測；控制

1.白車身尺寸偏差原因分析

汽車生產制造包括沖壓、焊接、涂裝和總裝四大工藝。其中沖壓和焊接為白車身的制造過程。白車身零件眾多，曲面復雜，覆蓋件的沖壓工藝和焊接工藝難度較高，工藝質量不好控制，同時白車身的裝配精度要求又非常高，要控制好轎車車身尺寸是非常困難的。

轎車車身開發(fā)和制造過程經過多個階段，從數模到白車身的生產過程中，白車身尺寸偏差原因主要由以下幾個方面：產品設計、零部件質量、焊接夾具質量、焊接變形、人為操作影響。

1.1產品設計

轎車車身開發(fā)過程中，產品設計尤為重要，設計質量的優(yōu)劣決定了產品的固有質量。與車身質量有關的產品設計一般包括：車身結構三維數模的建立、模具設計、檢具設計、夾具設計、工藝設計及規(guī)劃等。

車身結構設計時，首先要對車身進行合理的分塊，車身分塊時要考慮零件的沖壓工藝及模具設計，檢具設計，還要分析車身的焊裝工藝，焊點布置、夾具設計、焊裝線規(guī)劃等，以及后續(xù)的裝配工藝、整車外觀和性能，它們中任何一個不合理的設計，都會在后續(xù)的車身開發(fā)制造中產生不良影響，不利于車身質量的提高。

如何判斷一個白車身工藝性的好壞？第一點，分析該白車身的結構是否有足夠可進行分解焊接的工藝分離面。第二點，在沖壓工藝和資金準備等條件允許的情況下，盡可能采用整體結構，減少鈑金分塊，特別對于精度要求高的結構和尺寸，焊接容易變形的結構或者尺寸盡量采用整體沖壓。第三，沖壓件的結構（強度和型面）設計、孔位（功能孔、工藝孔）設計以及件和件之間的焊接接頭設計要合理。

1.2 零件尺寸偏差

所謂零件尺寸不合格是指零件實物尺寸和產品設計圖紙不一致，即通常說的零件尺寸超差。汽車覆蓋件大量應用高強度薄鋼板，導致沖壓件形狀尺寸精度不良的問題也越來越多，毛坯在沖壓成形過程中由于受到不均勻變形，零件局部尺寸與標準形面不能吻合，或者由于沖壓工藝設計不合理，模具和鋼板本身的質量問題，都會引起零件缺陷在實際的車身零部件制造過程中產生偏差。有時，對于某些零件非主要尺寸的尺寸偏差，在車身焊接時會產生一定影響的，我們可以在不影響車身質量的前提下適當地調整夾具，來消除對焊接的影響，但在很多情況下，我們是不能通過調整夾具就可以避免這些影響的。如果零件尺寸特別是主要尺寸不合格，就不能正確的在夾具上裝夾，或者在裝夾時零件形面和其他零件的形面不能很好的貼合，過渡不協調平順，從而無法焊接，有時雖然零件可以裝夾并焊接，但由于零件之間匹配協調不好，在夾具上用較大的壓緊力強行把零件銜接在一起，使其可以點焊，但由于夾具的壓緊力使零件之間產生了強制變形，必然會造成尺寸偏差。

1.3 焊接夾具質量

焊接夾具一般包含基板、定位裝置和夾緊裝置，有的夾具也包含旋轉等一些輔助機構，將零件在夾具上定位夾緊、按照工藝進行焊接、卸下焊接組件就完成了一個焊接過程。要保證車身質量，在試生產前，夾具的安裝和調試也非常重要，只有零件、夾具和實際操作匹配協調好之后，夾具才能正式驗收使用。由于夾具使用頻繁，使用過程中難免會發(fā)生偏移，磨損等現象，一旦夾具出現偏差，沖壓件就會出現定位偏差，在焊接時必將扭曲變形，最終會導致整個車身裝配誤差。

1.4焊接變形

焊接誤差造成的焊接變形一般很難進行定量的計算和確定，焊接變形量的獲得是通過實際測量和理論分析相結合的方式獲得的，理論分析是對變形的情況進行大致的定位分析，具體變形量的數值是進行實際試驗測量獲得。檢驗變形量所需的測量方法很復雜，針對不同部位和不同的焊接方案，不同的焊接順序等等都是影響焊接變形的因素，我們都要進行具體的分析和實際測量。在數據出來后，我們可以通過對夾具進行精調后消除局部變形，從而減小部分焊接變形。但是很多焊接變形是不可能完全依靠調整夾具就能解決的，在焊接過程中，必須依靠合理的焊接工藝，選擇適合的焊接方法，控制穩(wěn)定的焊接規(guī)范，以減少焊接變形。

1.5操作影響

白車身的裝焊或是沖壓件的制造，都是有多個步驟，多個工序來完成的，從上一工序到下一工序，在取放過程中不可避免的會產生一定變形。另外由于操作者的熟練程度，是否嚴格按照操作規(guī)范末操作，都會產生隨機性的制造誤差，在實際生產中，我們要盡量避免這種隨機誤差。

2.白車身尺寸檢測及控制方法

質量檢測是質量控制的基礎，目前在汽車生產中鋼卷尺、游標卡尺、塞尺等簡單的測量工具由于使用方便還在廣泛應用；另外，專用檢具及樣板也是生產現場質量控制中不可缺少的工具，檢具是針對特定的零件或總成來控制所有關鍵尺寸。三坐標測量機由于測量精準，目前在全世界各大汽車廠得到廣泛的應用，隨著在線測量技術的日趨完成，該種監(jiān)控手段也逐步在生產領域采用。

2.1測量點檢測及功能尺寸

車身檢測是在零件或總成上選取一些能夠反映產品尺寸信息的點進行測量，為了提高車身尺寸檢測數據處理分析效率和控制管理水平引，德國大眾汽車公司于90年代提出并推行了功能尺寸系統(tǒng)（Functional Dimension System，FDS）的概念。即“從一般產品制造尺寸中選擇出那些能夠反映產品的重要功能而必須保證的尺寸”。

2.2車身尺寸穩(wěn)定性控制方法

2.2.1 車身穩(wěn)定性的重要性

對于我們的車身尺寸控制（包括調試）來講，穩(wěn)定性比準確性更重要。比如說某個測量特性，它的測量結果表明它一直偏離正確位置10mm，怎么辦？很容易解決，只需要調整夾具，調過來10mm；就算因特殊原因，不能調整夾具，那改沖壓件也可以，會有立竿見影的效果。

如果一個測量特性，測量結果表明它在目標值的正負5mm之間波動，這個問題怎么辦？通過調夾具能解決嗎？通過更改沖壓件能解決嗎？

2.2.2 6σ理論

為了對車身尺寸的穩(wěn)定性進行控制，我們引入6σ符合率或穩(wěn)定性符合率這一質量指標。

σ是標準偏差，它反映的是特性的分散程度， σ越大，表示特性越不穩(wěn)定。在我們車身尺寸中，就表示某個控制點不穩(wěn)定。6σ就是σ的六倍。我們的目標：σ越小越好

σ實際運用中常用下面這個公式進行計算：

σ^2=[（x1-x）^2+（x2-x）^2+......（xn-x）^2]/（n） （x為平均數）

2.2.3 穩(wěn)定性指標的評價方案

我公司目前采用過程能力指數（CP）來評價車身的穩(wěn)定性。

過程能力指數，是評價過程處于穩(wěn)定狀態(tài)下的實際加工能力對滿足產品設計質量要求（即公差）的保證程度。目前按照德國大眾康采恩對功能尺寸最新的過程能力指數（CP）評價要求，通常用CP來表示。

CP：這是一個能力指數，是公差允許的最大變差與過程能力之比。該指數提供過程滿足變差要求程度的一個度量。計算方法為：CP=T/6σ=（TU-TL）/6σTU：上公差TL：下公差

CP只與過程穩(wěn)定性有關，與過程位置無關。

CP≥1.33 過程能力充分

1.00≤CP<1.33過程能力可接受

CP<1 過程能力不充分

這個時候我們就要從人、機、料、法、環(huán)、測多方面對CP值小于1的尺寸進行分析，找到其不穩(wěn)定原因，然后制定整改措施，讓CP值控制在1以上。整改后進行跟蹤驗證，直到確認該點已經穩(wěn)定在1.33以上。

文章總結：目前我公司在車身尺寸穩(wěn)定性除了普通點及功能尺寸點測量結果的合格率以外，已經逐步開展對穩(wěn)定性進行系統(tǒng)的計算和控制。我所在部門作為車身尺寸控制的主要負責部門，需要在后續(xù)的工作中聯合質保、產品、規(guī)劃、生產車間等部門，系統(tǒng)開展尺寸穩(wěn)定性控制相關業(yè)務，探索適合本公司的車身尺寸穩(wěn)定性控制的方式和方法。