防錯技術在汽車車身設計中的應用探討

田朝 蘇喜陽

摘 要：在車身設計階段應用防錯技術，可以有效的降低生產過程中因相似件可能出現的各種錯漏裝等質量事故，提高生產效率及質量，降低生產成本，保證生產的穩定性和一致性。

關鍵詞：汽車；防錯技術；車身設計

為了降低生產成本，縮短新產品開發周期，加快市場反應能力，越來越多的汽車生產廠家引入了柔性化生產線。而柔性化生產線的多款車型混線生產，各種外形相似而型號不同的零部件交織混雜，使得員工在加工裝配中難以區分，導致共線生產中存在錯裝、漏裝、漏加工、加工錯誤等潛在風險。而后的零件返工、返修乃至車身報廢等，不僅降低了生產效率，且增加了生產成本。

另一方面，汽車車身基本是左右對稱結構，即便是同一車型，也存在較多的對稱件和相似件。這些相似件和對稱件，員工不易區分，易在物流配送、員工裝件、焊接時出現錯裝、漏裝等，進而影響生產效率、生產質量及成本。因此為了預防及解決這些問題，各類防錯技術被引入到車身設計及生產過程中。

1. 防錯技術介紹

1.1防錯定義在 ISO/TS 16949 中， 防錯的定義是為防止不合格產品的制造而進行的產品和制造過程的設計和開發。在 QS-9000 中， 防錯的定義是使用過程或設計特征來防止制造不合格品。APQP 和 FMEA 參考手冊中都明確提出要采用防錯技術， 防錯技術是實現產品質量前期策劃和潛在失效模式及后果分析中必不可少的技術。

1.2防錯等級根據防錯的有效性，可將防錯分為以下 3 個等級：

1）不制造缺陷：通過產品設計或工藝設計確保零件在生產、裝配時無法錯裝或漏裝，使可能發生的缺陷得以預防；

2）不傳遞缺陷：缺陷在某個工序產生并被當場發現；

3）不接受缺陷：在某道工序發現前道工序造成的缺陷。

其中不制造缺陷的有效性級別最高，成本也最低。不傳遞缺陷是第二有效等級， 通過采用各種技術方式防止缺陷流入下道工序。 不接受缺陷是有效性級別最低的防錯，它包括功能測試、在線監測等。

1.3防錯階段根據產品開發過程，可將防錯技術分為 3 個階段，即：

1）設計前期預防性防錯階段；

2）生產過程預防性防錯階段；

3）后序過程檢測性防錯階段。

1.4車身設計及制造過程中的防錯技術

1）設計前期預防性防錯階段：在車身設計過程中充分考慮相似零件、對稱零件等的防錯問題，對可能出現差錯的零件進行防錯設計.

2）生產過程預防性防錯階段：主要由于前期 SE 分析遺漏、設計無法有效防錯的問題上。車身焊裝常用的-59有夾具氣路防錯（包括干擾銷、干擾塊、極限開關等）。

3）后序過程檢測性防錯階段：如焊點計數器、電氣防錯（包括傳感器）等。以盡早的發現缺陷，員工可以迅速的修改錯誤，避免缺陷流入后道工序，使返工更為困難或不被發現影響車身質量。

其中設計前期預防性防錯是從根本、 源頭上避免錯、漏裝，其有效性最高，成本也最低。 采用工裝防錯、檢測防錯不僅增加制造成本， 且達不到 100%的防錯率。因此必須在設計源頭充分考慮零件的防錯問題。文章根據車身設計中的防錯設計原則、 防錯設計方法及防錯設計實例進行說明。

2. 車身設計中的防錯設計原則

車身設計中的防錯設計原則依據：1）功能、性能優先：在車身零件防錯設計時，要優先保證車身的裝配、結構、性能等；2）局部優化：車身零件的防錯設計，盡量采用局部結構設計優化， 不更改大的結構；3）成本最優：盡量采用成本最低的防錯設計，盡量不增加車身零件；4）沖壓易成型：在進行車身零件的防錯設計時，要考慮到沖壓的可實現性；5）簡單易實現：如果某種零件可能出現的差錯，應有多種設計方案，那么應該選擇加工起來最為簡單、更改量最小、成本最低的設計。

3.車身設計中的防錯設計方法

3.1 零件通用化對可能出現錯漏裝的零件， 設計優化時首先考慮能否采用通用零件。使差異零件變為通用零件。既降低模具開發成本，又避免了錯漏裝、錯漏加工等缺陷。

3.2 放大零件的差異性由于車身結構、 造型等實際設計過程中外形相似而略有差異的零部件不能做到通用性， 那么就放大兩者的差異性， 使員工能通過觀察或在加工制造過程中通過設備等能夠有效區分，如 RPS 特征點、孔徑、孔距及型面明顯差異。

3.3 唯一性焊裝車間生產中很多錯漏裝是由于零件在其他放置狀態時與設計狀態差異較小， 或員工在放件時不注意而裝錯部位或安裝不到位造成的， 為避免此種錯漏裝， 可在設計時將容易裝錯的部件設計成只有一種安裝方式，其他放置狀態明顯不可行。 需說明的是，不能因為零件具有對稱性， 便設計成正反都可以裝配的完全對稱結構，因為在實際生產中，零件不可能具備理論狀態的對稱性， 這樣設計的結果就是裝配總是出現或正或負的兩極誤差。

4. 防錯技術在汽車制造中的應用

4.1零部件設計防錯技術的在汽車中應用

1）在零件上刻上明顯的L/R的標識，是使工作人員在搬運、使用此零件時很容易的辨認出零件；

2）將零件設計更改的不對稱，如改變定位孔的位置，這樣使左件無法安裝到右件的位置，右件無法安裝在左件的位置，從而使零件安裝不會出現錯誤，但不能因更改設計降低產品質量或較大的增加成本；

3）將零件設計成左右完全一樣，可以互相使用，不區分左右件的樣式，這樣既不擔心安裝出錯，還能有效降低成本；二是自對稱零部件。汽車的這種零部件很多，如地板橫梁、加強板等，它們的主要特點是左右或前后接近對稱，局部有一些區別，但不太明顯，旋轉半圈或正反面顛倒后于設計形態相似，員工很難區分正確的安裝方法，導致錯裝的概率很高，這種零件的防錯方式通常有兩種：①將零件的安裝定位孔設置成不對稱結構這樣員工將零件旋轉后無法安裝，安裝孔設置成沉頭孔，便于區分正反面；②將零件的定位孔設置成直徑大小不同的孔，使安裝人員安裝錯誤后無法裝入。

在汽車零件的設計過程中要遵循以下的防錯設計原則：①優先考慮零部件的功能、性能，不能因為防錯而降低零部件的性能；②加工成型容易，在進行防錯設計時要考慮到加工成本的問題，不能因為防錯增加工藝實現難度；③實現較簡單，如果有些零部件的防錯方案有很多個，要優先選擇加工最簡單、成本最低的設計方案。

4.2工裝防錯技術在汽車中的應用

1）機械式防錯工裝。在汽車焊接生產線上常見的焊接工裝上增加擋塊和銷軸，對零件的錯裝或鈑金件漏沖孔等缺陷進行檢測，以防止零部件出現漏沖孔、小零件的左右錯裝等，這種防錯措施實現容易，對保養要求低；

2）電子感應式防錯工裝。在待檢測部位安全傳感器，當零件靠近傳感器時，傳感器感應到零件，控制系統得到信號才能將工裝夾具閉合，如果零件在上一工序中漏裝，傳感器檢測不到零件，工裝夾具無法閉合，系統就會報警，這種檢測方式精度較高，檢測準確，但對安裝和使用環境要求較高，保養也較繁瑣，只能在緊要位置使用；

3）氣動防錯工裝。在實際生產中，通過控制工裝氣動回路的通/斷進行零件的防錯，當零件正確安裝時，行程開關打開，工裝的單向閥打開，氣路通暢，氣缸控制夾具閉合夾緊，如果零件漏裝，行程開關無法打開，與之相連的單向閥處于閉合狀態，氣缸不暢通，無法控制工件夾具夾緊，從而達到防錯的目的。