基于汽車車身設(shè)計的防錯方法研究

摘要：在汽車車身設(shè)計和工藝設(shè)計階段開展防錯專項工作，能有效提升量產(chǎn)后的車身質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、縮短開發(fā)周期。簡要闡述了車身防錯工作的開展思路，同時從產(chǎn)品和工藝的角度，分別列舉了一些常用的車身防錯方法。

關(guān)鍵詞：車身設(shè)計；工藝設(shè)計；防錯專項

現(xiàn)代汽車市場競爭日益激烈，消費者對汽車設(shè)計的要求也水漲船高，車身造型越來越前衛(wèi)、配置越來越豐富、設(shè)計越來越復(fù)雜。一臺焊裝白車身由幾百個車身零部件組成，各種相似件、對稱件令人眼花繚亂，而為了降低成本，車型平臺化、多車型共線生產(chǎn)已成為行業(yè)共識，這就導(dǎo)致車間在生產(chǎn)過程中很容易出現(xiàn)錯裝、漏裝等問題。一旦出現(xiàn)錯漏裝，輕則導(dǎo)致零部件總成返工返修，重則整車報廢，由此造成的效率、工時、成本浪費已成為企業(yè)的一大負(fù)擔(dān)，所以車身防錯是現(xiàn)代汽車研發(fā)、制造過程中的一項極為重要的工作。

防錯工作思路

針對產(chǎn)品開發(fā)過程中的不同階段，需采取不同的防錯工作思路。

產(chǎn)品開發(fā)階段：從汽車設(shè)計出發(fā)，考慮零件自身形狀及裝配可能導(dǎo)致的錯誤，從產(chǎn)品設(shè)計端規(guī)避和預(yù)防后續(xù)生產(chǎn)時可能出現(xiàn)的錯誤。

工藝開發(fā)階段：從設(shè)備選用、工裝設(shè)計、生產(chǎn)線規(guī)劃出發(fā)，從工藝設(shè)計端規(guī)避和預(yù)防后續(xù)生產(chǎn)時可能出現(xiàn)的錯誤。

投產(chǎn)階段：通過車間生產(chǎn)管理及對工人進(jìn)行培訓(xùn)，樹立防錯意識，規(guī)范員工操作行為，預(yù)防生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的錯誤。設(shè)置點檢工位，對常見的問題進(jìn)行點檢，降低產(chǎn)品返工返修頻次，確保損失最小化。

本文主要討論汽車白車身產(chǎn)品開發(fā)階段、工藝開發(fā)階段的防錯，同時列舉一些常用的車身防錯方法。

根據(jù)工作類別將車身防錯方法按如下兩類進(jìn)行細(xì)分：

1）產(chǎn)品防錯：單個零部件防錯、多個零部件防錯、標(biāo)準(zhǔn)件防錯，搭接順序防錯。

2）工藝防錯：機械防錯、電氣防錯。

車身防錯需要兼顧可靠性、實用性、經(jīng)濟(jì)性等多方面因素，一般優(yōu)先從產(chǎn)品設(shè)計的角度制定防錯方案，產(chǎn)品設(shè)計無法實現(xiàn)或無法完全規(guī)避的，再從工藝設(shè)備、工裝等方面制定防錯方案。

產(chǎn)品防錯方法

1.單個零部件防錯

在實際生產(chǎn)過程中，若零部件本身無防錯設(shè)計，極易出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)180°或翻轉(zhuǎn)180°錯裝，針對此問題，在產(chǎn)品設(shè)計階段進(jìn)行防錯設(shè)計，可有效規(guī)避后期制造過程中的錯裝問題。

（1）防錯方法一" 設(shè)計為自對稱件。針對產(chǎn)品自身為對稱件的情況下，如果產(chǎn)品自身不存在不對稱元素（型面、孔位、安裝點）影響時，盡量設(shè)計成中心對稱零件（見圖1），使其裝配方式不受影響，以減少后期防錯投入。該類防錯方法主要針對自身對稱的產(chǎn)品，一般為小型安裝支架、橫梁。

（2）防錯方法二" 產(chǎn)品增加防錯特征。對于產(chǎn)品自身不能設(shè)計為對稱件的時候，就需要增加特征用于防錯。主要方式為定位孔防錯和特征面防錯（凸臺、缺口、翻邊等）兩大類。

1）兩孔定位。零件主副定位孔為非對稱位置布置，一般為主副定位孔位置斜向布置（見圖2）、靠近產(chǎn)品一側(cè)布置（見圖3）、定位孔與對稱軸距離不同的方式（見圖4）。該類防錯方法主要用于兩孔定位的不對稱產(chǎn)品，且產(chǎn)品寬度大于20mm的情況。其中圖3與圖4兩種方式需要增加工裝配合防錯，一般不做推薦，或者使用大小孔的方式（見圖5）。

2）大小孔定位。零部件自身主、副定位孔直徑大小設(shè)計相差≥2mm。產(chǎn)品定位孔大小差異化設(shè)計（見圖3），當(dāng)產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)180°裝配時，因定位孔與定位銷不能匹配而起到防錯的目的；再搭配支撐塊以防止零件翻轉(zhuǎn)180°出現(xiàn)錯裝風(fēng)險。該類防錯方法主要用于兩孔定位的不對稱產(chǎn)品，且產(chǎn)品寬度較小、長度可容納兩個定位孔的情況。

3）單孔定位。產(chǎn)品不足以設(shè)計兩個定位孔的時候，一般采用單孔加擋塊的設(shè)計形式。零部件自身定位孔與兩側(cè)切邊距離設(shè)計相差≥5mm，定位夾具上配置擋塊以實現(xiàn)防錯功能（見圖6）。該類產(chǎn)品一般出現(xiàn)在小型安裝支架上。因零件較小，無法布置兩個定位孔，且需要增加防錯的車身零件（含產(chǎn)品安裝孔、螺柱或者螺母等組件無法對稱布置）。

4）特征型面。零部件自身設(shè)計工藝凸臺、缺口/孔、翻邊等特征型面以防止產(chǎn)品反裝（見圖7）。該類產(chǎn)品設(shè)計，需要配合工藝防錯，即工裝設(shè)備增加機械/電氣結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品錯裝時不能完成裝配，或者對錯裝給出信號提示。

在產(chǎn)品設(shè)計中，一般是多種方式配合，常常是定位銷配合特征面設(shè)計，以保證后期焊接工藝的便利。

2.相似零部件防錯

在實際生產(chǎn)過程中，存在多車型共線/混線生產(chǎn)，以及產(chǎn)品自身存在左右對稱件，統(tǒng)稱為相似件。若相似零部件之間未進(jìn)行防錯設(shè)計，極易出現(xiàn)錯裝問題。

防錯方法一：通用化設(shè)計，將左右對稱件、結(jié)構(gòu)相似件進(jìn)行通用化設(shè)計。該方式常用于左右對稱件小件的設(shè)計（見圖8）。

防錯方法二：定位差異化，定位孔的位置、直徑設(shè)計差異化。針對相似件不僅要考慮自身防錯的設(shè)計，還需要考慮相似零件的差異化設(shè)計。一般用于橫梁、縱梁、地板等結(jié)構(gòu)，有時候門內(nèi)板設(shè)計也會應(yīng)用此方式防錯。與產(chǎn)品自身防錯設(shè)計原理一樣，主要采用的方式有：主定位孔位置相同，副定位孔位置差異化（見圖9）；主定位孔大小相同，副定位孔大小差異化。共線生產(chǎn)時，副定位孔定位工裝機構(gòu)切換適應(yīng)。

防錯方法三：形狀差異化。相似零部件之間，設(shè)計不同的工藝凸臺、缺口/孔、翻邊等特征面實現(xiàn)產(chǎn)品防錯功能。一般用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件設(shè)計，與孔定位防錯配合使用（見圖10）。

防錯方法四：標(biāo)識差異化。在特征明顯位置，設(shè)計較大字體標(biāo)識。當(dāng)產(chǎn)品受限，不能進(jìn)行孔、面差異化設(shè)計時，采用產(chǎn)品增加標(biāo)識的方式（見圖11）。生產(chǎn)線自動化程度偏低時，該類防錯方案對員工要求較高，防錯成功率偏低。隨著科技提升，現(xiàn)在產(chǎn)線在增加智能識別體統(tǒng)（視覺掃描、拍照等）后可有效提升。

3.標(biāo)準(zhǔn)件防錯

防錯方法一：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格盡量統(tǒng)一，防止用錯規(guī)格。減少產(chǎn)品型號，通用化設(shè)計始終是防錯方案的首選（見圖12）。

防錯方法二：凸焊螺母底孔防錯。對于凸焊螺母這類常用焊接標(biāo)準(zhǔn)件的防錯，一般采用底孔防錯（見圖13）。

1）定位孔孔徑與焊接螺母底孔孔徑選取標(biāo)準(zhǔn)化，即定位孔孔徑選取φ8mm、φ10mm等數(shù)值，焊接螺母底孔選取φ7mm、φ9mm等數(shù)值以區(qū)別。

2）產(chǎn)品中存在安裝孔/過孔尺寸與焊接螺母底孔尺寸相同時，非底孔形狀差異化設(shè)計（方孔、六邊形孔等）。

防錯方法三：凸焊螺柱位置防錯。鈑金正反兩面都有凸焊螺柱時，設(shè)計凸臺、凸點進(jìn)行識別（見圖14）。隨著機器人自動焊接在汽車生產(chǎn)的應(yīng)用推廣，部分螺柱設(shè)計可減少特征面設(shè)計。

4.裝配順序防錯

產(chǎn)品設(shè)計中，還需要考慮相似零件存在裝配錯誤的情況，如地板面板正面的零件裝配到背面。常用的防錯方法是設(shè)置凸臺（見圖15）。搭接順序錯誤后，無法裝配或裝配干涉。防止鈑金搭接順序錯誤。

工藝防錯方法

當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計防錯方案已無法滿足防錯要求，一般會增加工藝防錯手段進(jìn)行補充。常見的方式包含機械防錯、電氣防錯，隨著科技的發(fā)展，未來的防錯手段會更加完善和便捷。

1.機械防錯

1）增加干擾銷，非對應(yīng)零件不能入銷而報錯。

2）增加防錯塊，錯誤零件放不到位。

2.電氣防錯

1）傳感器識別車型，防止車型狀態(tài)錯誤。當(dāng)產(chǎn)線涉及多個車型配置共線生產(chǎn)時，一般是增加電氣檢測單元識別不同車型零件的特征點進(jìn)行防錯（見圖16）。

2）傳感器識別零部件位置，零件不到位，設(shè)備報錯提示。通過零件位置不同而引起檢測設(shè)備產(chǎn)生不同的信號（傳感器檢測距離設(shè)置后，零件僅裝配到位后才被檢測到）而實現(xiàn)防錯檢測功能（見圖17）。

3）傳感器識別零部件數(shù)量，防止零部件數(shù)量出錯。該方案用于防止零件漏裝。

4）傳感器識別零部件類別。通過零件特征點不同而引起檢測設(shè)備產(chǎn)生不同的信號而實現(xiàn)防錯檢測功能。

結(jié)語

開展車身防呆防錯工作，能有效降低現(xiàn)代汽車制造成本、提升工作效率，在實際項目開發(fā)過程中，應(yīng)不斷總結(jié)防錯方法，形成經(jīng)驗庫，為后續(xù)項目開發(fā)提供寶貴經(jīng)驗。

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