防错技术在汽车车身设计中的应用探讨

田朝 苏喜阳

摘 要：在车身设计阶段应用防错技术，可以有效的降低生产过程中因相似件可能出现的各种错漏装等质量事故，提高生产效率及质量，降低生产成本，保证生产的稳定性和一致性。

关键词：汽车；防错技术；车身设计

为了降低生产成本，缩短新产品开发周期，加快市场反应能力，越来越多的汽车生产厂家引入了柔性化生产线。而柔性化生产线的多款车型混线生产，各种外形相似而型号不同的零部件交织混杂，使得员工在加工装配中难以区分，导致共线生产中存在错装、漏装、漏加工、加工错误等潜在风险。而后的零件返工、返修乃至车身报废等，不仅降低了生产效率，且增加了生产成本。

另一方面，汽车车身基本是左右对称结构，即便是同一车型，也存在较多的对称件和相似件。这些相似件和对称件，员工不易区分，易在物流配送、员工装件、焊接时出现错装、漏装等，进而影响生产效率、生产质量及成本。因此为了预防及解决这些问题，各类防错技术被引入到车身设计及生产过程中。

1. 防错技术介绍

1.1防错定义在 ISO/TS 16949 中， 防错的定义是为防止不合格产品的制造而进行的产品和制造过程的设计和开发。在 QS-9000 中， 防错的定义是使用过程或设计特征来防止制造不合格品。APQP 和 FMEA 参考手册中都明确提出要采用防错技术， 防错技术是实现产品质量前期策划和潜在失效模式及后果分析中必不可少的技术。

1.2防错等级根据防错的有效性，可将防错分为以下 3 个等级：

1）不制造缺陷：通过产品设计或工艺设计确保零件在生产、装配时无法错装或漏装，使可能发生的缺陷得以预防；

2）不传递缺陷：缺陷在某个工序产生并被当场发现；

3）不接受缺陷：在某道工序发现前道工序造成的缺陷。

其中不制造缺陷的有效性级别最高，成本也最低。不传递缺陷是第二有效等级， 通过采用各种技术方式防止缺陷流入下道工序。 不接受缺陷是有效性级别最低的防错，它包括功能测试、在线监测等。

1.3防错阶段根据产品开发过程，可将防错技术分为 3 个阶段，即：

1）设计前期预防性防错阶段；

2）生产过程预防性防错阶段；

3）后序过程检测性防错阶段。

1.4车身设计及制造过程中的防错技术

1）设计前期预防性防错阶段：在车身设计过程中充分考虑相似零件、对称零件等的防错问题，对可能出现差错的零件进行防错设计.

2）生产过程预防性防错阶段：主要由于前期 SE 分析遗漏、设计无法有效防错的问题上。车身焊装常用的-59有夹具气路防错（包括干扰销、干扰块、极限开关等）。

3）后序过程检测性防错阶段：如焊点计数器、电气防错（包括传感器）等。以尽早的发现缺陷，员工可以迅速的修改错误，避免缺陷流入后道工序，使返工更为困难或不被发现影响车身质量。

其中设计前期预防性防错是从根本、 源头上避免错、漏装，其有效性最高，成本也最低。 采用工装防错、检测防错不仅增加制造成本， 且达不到 100%的防错率。因此必须在设计源头充分考虑零件的防错问题。文章根据车身设计中的防错设计原则、 防错设计方法及防错设计实例进行说明。

2. 车身设计中的防错设计原则

车身设计中的防错设计原则依据：1）功能、性能优先：在车身零件防错设计时，要优先保证车身的装配、结构、性能等；2）局部优化：车身零件的防错设计，尽量采用局部结构设计优化， 不更改大的结构；3）成本最优：尽量采用成本最低的防错设计，尽量不增加车身零件；4）冲压易成型：在进行车身零件的防错设计时，要考虑到冲压的可实现性；5）简单易实现：如果某种零件可能出现的差错，应有多种设计方案，那么应该选择加工起来最为简单、更改量最小、成本最低的设计。

3.车身设计中的防错设计方法

3.1 零件通用化对可能出现错漏装的零件， 设计优化时首先考虑能否采用通用零件。使差异零件变为通用零件。既降低模具开发成本，又避免了错漏装、错漏加工等缺陷。

3.2 放大零件的差异性由于车身结构、 造型等实际设计过程中外形相似而略有差异的零部件不能做到通用性， 那么就放大两者的差异性， 使员工能通过观察或在加工制造过程中通过设备等能够有效区分，如 RPS 特征点、孔径、孔距及型面明显差异。

3.3 唯一性焊装车间生产中很多错漏装是由于零件在其他放置状态时与设计状态差异较小， 或员工在放件时不注意而装错部位或安装不到位造成的， 为避免此种错漏装， 可在設计时将容易装错的部件设计成只有一种安装方式，其他放置状态明显不可行。 需说明的是，不能因为零件具有对称性， 便设计成正反都可以装配的完全对称结构，因为在实际生产中，零件不可能具备理论状态的对称性， 这样设计的结果就是装配总是出现或正或负的两极误差。

4. 防错技术在汽车制造中的应用

4.1零部件设计防错技术的在汽车中应用

1）在零件上刻上明显的L/R的标识，是使工作人员在搬运、使用此零件时很容易的辨认出零件；

2）将零件设计更改的不对称，如改变定位孔的位置，这样使左件无法安装到右件的位置，右件无法安装在左件的位置，从而使零件安装不会出现错误，但不能因更改设计降低产品质量或较大的增加成本；

3）将零件设计成左右完全一样，可以互相使用，不区分左右件的样式，这样既不担心安装出错，还能有效降低成本；二是自对称零部件。汽车的这种零部件很多，如地板横梁、加强板等，它们的主要特点是左右或前后接近对称，局部有一些区别，但不太明显，旋转半圈或正反面颠倒后于设计形态相似，员工很难区分正确的安装方法，导致错装的概率很高，这种零件的防错方式通常有两种：①将零件的安装定位孔设置成不对称结构这样员工将零件旋转后无法安装，安装孔设置成沉头孔，便于区分正反面；②将零件的定位孔设置成直径大小不同的孔，使安装人员安装错误后无法装入。

在汽车零件的设计过程中要遵循以下的防错设计原则：①优先考虑零部件的功能、性能，不能因为防错而降低零部件的性能；②加工成型容易，在进行防错设计时要考虑到加工成本的问题，不能因为防错增加工艺实现难度；③实现较简单，如果有些零部件的防错方案有很多个，要优先选择加工最简单、成本最低的设计方案。

4.2工装防错技术在汽车中的应用

1）机械式防错工装。在汽车焊接生产线上常见的焊接工装上增加挡块和销轴，对零件的错装或钣金件漏冲孔等缺陷进行检测，以防止零部件出现漏冲孔、小零件的左右错装等，这种防错措施实现容易，对保养要求低；

2）电子感应式防错工装。在待检测部位安全传感器，当零件靠近传感器时，传感器感应到零件，控制系统得到信号才能将工装夹具闭合，如果零件在上一工序中漏装，传感器检测不到零件，工装夹具无法闭合，系统就会报警，这种检测方式精度较高，检测准确，但对安装和使用环境要求较高，保养也较繁琐，只能在紧要位置使用；

3）气动防错工装。在实际生产中，通过控制工装气动回路的通/断进行零件的防错，当零件正确安装时，行程开关打开，工装的单向阀打开，气路通畅，气缸控制夹具闭合夹紧，如果零件漏装，行程开关无法打开，与之相连的单向阀处于闭合状态，气缸不畅通，无法控制工件夹具夹紧，从而达到防错的目的。