試制白車身關鍵尺寸精度控制方法

張財，吳焱杰，薛奎

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

試制白車身關鍵尺寸精度控制方法

張財，吳焱杰，薛奎

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

通過識別新車型的關鍵尺寸，結合驗證方法和數據分析，發現影響樣車試制階段白車身精度的主要因素，確認白車身批量生產的工序能力。

關鍵尺寸；樣車試制；驗證

CLC NO.: U467.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-231-03

1、關鍵尺寸概述

從產品尺寸特征中和測點中選擇出來的反映產品重要功能而且必須保證的尺寸叫做關鍵尺寸，它在車身尺寸公差控制方面有著直觀、簡便且與整車質量表現關聯性強的特點。關鍵尺寸可分為測點的距離（如兩孔的相對位置）和特征尺寸（如孔徑或槽距），兩者是相互聯系的。是樣車試制階段的重要內容，其主要目的如下：

1）確認設計階段定義的關鍵尺寸是否與相關“功能”之間有較強的關聯性，定義的關鍵尺寸公差值是否能夠保證相關功能實現；

2）通過樣車試制，評估、預測在量產階段能否實現設計所定義的關鍵尺寸公差。底盤關鍵尺寸作為設計和制造的共同目標，需要充分考慮現行的工藝，實現與設計人員的理想化設計的平衡，通過設計、工藝、制造共同努力實現，充分考慮設計和制造的所有影響因素，對關鍵尺寸能否實現進行物理評估，并對所發現的問題進行優化和改進。

2、關鍵尺寸的識別

關鍵尺寸識別是把影響“功能”的關鍵尺寸從所有的整車尺寸關系中挑選出來[1]，底盤系統通過經驗提出關鍵尺寸或公差輸入，下表為某車型底盤系統設定的關鍵功能部件的匹配要求，關鍵尺寸的識別就是通過此目標開展的。

設計系統包括底盤和車身根據性能要求提出關鍵孔位和關鍵尺寸，工程據此設計工裝夾具、工藝方案，在樣車試制過程中驗證關鍵尺寸的控制能力。以某車型為例，其功能部件功能公差及孔位公差要求如下：

表1 某車型底盤系統關鍵功能孔位公差定義表

在得到DTS目標輸入后，通過尺寸鏈分析，根據確定的關鍵功能孔位定義表設定關鍵尺寸，把影響這些尺寸匹配的關鍵尺寸識別出來。例如上述表格中后板簧安裝孔位的關鍵尺寸分別為如下圖（L1：左側板簧關鍵尺寸；L2：右側板簧關鍵尺寸；L3：左右側板簧關鍵尺寸）：

圖1 關鍵尺寸示意圖

3、關鍵尺寸驗證

在樣車試制階段，為了驗證關鍵尺寸，收集數據尤其重要。這里收集的數據不僅僅是包括關鍵尺寸本身的數據，還包括了零部件、小總成、夾具、車身等各級別的相關尺寸數據的測量和關鍵尺寸相對應的“功能”信息的收集。為了確保試制驗證準確性和可靠性，必須通過制定嚴格和有序的測量計劃。根據測量計劃準備圖紙、設備、資源等，確保數據收集的及時性，合理的測量計劃是關鍵尺寸驗證的基礎。目前主要采取3種檢測方法，包括檢具測量方法、便攜式多關節測量機和三坐標機測量。檢具測量方法主要適用于沖壓單件，便攜式多關節測量機適用于夾具、小總成和整車零部件，三坐標測量機主要適用于白車身總成[2]。

關鍵尺寸驗證主要包括測量數據分析、工藝夾具定位驗證、拼焊工藝驗證和實物控制精度驗證。工藝夾具驗證主要是確認夾具設計確保關鍵尺寸的定位、拼焊確保尺寸的工序能力；拼焊工藝驗證是引入六西格瑪的思想，通過設定試驗方案，確定最佳的焊接工藝，確保量產后的工序能力；實物控制精度驗證是由于前面兩種驗證手段無法保障設計要求，調整工藝，安裝整車零部件的方式，提升白車身的精度的一種驗證方法。在此驗證過程中，對零部件和總成部件的關鍵數據進行分析，找出影響功能能力的主要因素，為后期的批量生產提供基礎保障。

1）工藝夾具定位驗證

根據識別的關鍵關鍵尺寸，設計工裝焊接夾具。根據測量數據分析夾具對設定的關鍵尺寸約束的合理性。現場對焊接過程中對L1和L3焊接尺寸的約束情況進行調查，發現夾具設計無約束，測量焊接后的尺寸。以某車型板簧安裝關鍵尺寸為例說明，L1設計要求為80.9mm，現場測量尺寸為90.7mm，偏差9.8mm，鈑金件回彈嚴重。L3的尺寸設計要求為935mm，現場測量尺寸為943.36mm，偏差8.36mm，懸架支撐支架處于外張狀態。分別對現場此總成的板簧安裝部位的拼焊夾具、小總成單邊拼焊夾具、后下車體總成拼焊夾具3個工裝及設計進行確認，發現板簧安裝支架小總成的拼焊和總成拼焊過程均未對關鍵尺寸進行約束，這與測量數據分析結果一致，說明設計本身存在問題，需要設計整改。

2）拼焊工藝驗證

以下為某車型的副車架安裝孔關鍵尺寸涉及的焊接工藝，分析產品結構斷面和數模，件2為L形結構，與件3通過焊點1、2進行連接。焊點1、2分別位于件的底面和側面。焊點1、2焊接順序直接影響其兩者的垂直度，而工藝未對此處焊點焊接順序進行要求。

圖6 焊接工藝卡

圖5 斷面結構

為驗證焊接順序對其垂直度的影響，分別對選擇兩種焊接順序的總成件進行垂直度檢測，檢測結果如下：

表2 副車架安裝孔位垂直度測量結果

從測試結果可以得出，方案一的焊接工藝方案更優。

3）實物控制精度驗證

工藝夾具需要整改周期，可臨時利用檢測合格的整車零部件作為定位夾具驗證車身精度，通過數據分析確認現行工藝對關鍵尺寸的工序能力。經過工裝夾具和焊接工藝的驗證優化后，說明該工序能力無法滿足生產要求，必須通過整車零部件或制作專用的定位夾具提升工序能力。

將檢測合格的副車架預裝在分總成上，既能初步驗證孔位精度也能起到防止變形的作用，用角鋼將縱梁前端和縱梁后端通過焊接的方式連接，使分總成保持在夾具上狀態不變，提升工序能力。

4）測量數據分析

使用三坐標測量機和輔助工具測量整車零部件、小總成和總成車身相對應的孔位精度，折算出關鍵尺寸，分析影響精度的主要因素，找出設計本身的問題，提前整改，確保批量生產潛在的問題。例如：左右側板簧安裝支架開檔尺寸L1、L2和板簧內安裝板間距尺寸L3，掌握單件和焊接后總成尺寸的質量波動情況，尋找出潛在的問題原因提供數據支持。L1的測量尺寸如下圖：

圖9 驗證前拼焊數據

圖10 驗證后拼焊數據

對上述的數據進行分析，采取上述三種方案循環對此尺寸進行控制驗證，直至工序能力基本符合量產工藝要求。

4、總結

在新車型研發階段，識別關鍵尺寸和驗證夾具的設計質量，通過試制整車的孔位精度數據進行循環分析，判定尺寸及功能設計和夾具設計的合理性，確定在制造過程中關鍵孔位的工序能力，作為白車身的驗證與底盤功能系統結合的驗證，減小新車型開發和制造風險，提高驗證質量。

[1] 李正平,林忠欽.主編.車身制造過程的檢查設備淺析.北京:機械工業出版社.2002.

[2] 汪文芳主編. 轎車車身尺寸控制與夾具工藝設計分析.北京:機械工業出版社.2010.

The key dimension precision control method of white body

Zhang Cai, Wu Yanjie, Xue Kui
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The key dimension recognition models, combined with the analysis and verification methods and data, find the main factors influencing the accuracy of prototype trial stage of BIW, confirm the process capability of BIW production.

key dimensions; testing; verificatio

U467.4

A

1671-7988 (2017)10-231-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.079

張財，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。