白车身尺寸控制与夹具工艺设计分析

刘新鹏

摘 要：在汽车制造过程中，相对于涂装线和总装线来说，焊装线的刚性强，不同车型的通用性差，新车型的生产线部署，均需要重新设计焊装夹具，从而造成市场滞后，影响企业效益。在对焊装夹具整个设计过程，尤其是工作内容重复、繁琐、效率低的环节，进行分析的基础上，开发了汽车白车身焊装生产线数字化工艺与夹具设计系统，以提高设计的工作效率。

关键词：白车身;尺寸控制;夹具设计

目前，汽车已经遍及大街小巷，成为人们最主要的交通或运输工具，对人们生活的影响非常大，随着人们生活水平不断提高，购买汽车已经成为社会的一种现象，越来越多的人将汽车作为代步或者运营、运输的工具，因此，汽车的需求量非常大，这给汽车制造业带来了巨大的竞争力，各种车型和各种配置的汽车不断推出，由于汽车的发动机、底盘设计和制造技术已经很完善，大多采取全球购买的方式，基本上大同小异。而汽车的白车身尺寸以及夹具设计有着较大的发展空间，因此，人们注重汽车的外形设计和精细的做工，对汽车的车身形成了巨大的竞争市场，大大的满足了客户的需求。下文将对白车身尺寸控制和夹具工艺设计进行分析，为汽车车身的设计提供更好的方案。

1 白车身尺寸偏差的原因分析

白车身在生产过程中，经历了冲压、焊装、涂装和总装四个环节，白车身的零部件非常的多，车身曲面轮廓复杂，表面件的冲压和焊接工艺难度非常大，而且工艺的质量控制很难把握。所有的焊接对精度的要求非常高，所以要控制好白车身的尺寸精度难度相当大。对于普通白车身来说，车身一般由几百个复杂的曲面薄板，近一百个装配工位，两千个工装定位点，由大约四千多个焊点在生产线上进行大批量、快节奏地拼焊而成，而且在焊接过程中要有层次性，因此，在焊接过程中每个步骤都可能会导致车身尺寸偏差，总的来说，白车身的尺寸偏差原因主要有以下几个方面。

1.1 产品设计

产品设计在车身的开发中非常重要，设计的好坏直接决定了白车身的质量，因此，在汽车设计时，首先要对车身进行合理分区，在分区时就要考虑加工制造中的焊接以及焊点的布置，每一个设计步骤都要紧密的联系，否则，如果有一个步骤设计不合理，就会导致车身尺寸偏差。

1.2 尺寸监控

零部件尺寸的制造不合格就会影响焊接误差，从而影响白车身尺寸精度，因此，在零部件制造过程中，要严格按照图纸技术要求规范操作，这样才能控制零部件对车身尺寸的影响。为保证车身质量、提高后序顾客满意度及保证车身尺寸稳定，对影响车身性能、后续装配和关键定位孔等关键测量点（前后风窗尺寸、前后副车架尺寸和主定位孔等）进行监控，并绘制关键测量点波动图，保证及时发现问题，及时解决问题。

1.3 焊接夹具质量

为保证夹具状态稳定合格，生产线员工在开班前对夹具进行点检，工装每天巡检，并每周对定位销进行测量外，车身尺寸工艺员应按照关键夹具检查清单周期性地对重要夹具状态进行检查，防止因定位基准的松动造成车身尺寸的波动。

1.4 焊接变形

焊接变形一般是由焊接误差造成的。一般很难进行量的计算和确定，焊接变形不能在理论上获得，只能通过实际测量来获取，检验变形量操作起来非常困难，因为误差一般都比较小，因此要针对不同焊接部位和焊接方法以及焊接顺序进行精密的测量，才能分析出焊接变形的原因，之后才能通过对夹具进行精调后消除局部变形，调整焊接变形。因此，在操作中，要尽可能规范操作，减少误差，从而减少焊接变形。

1.5 關键冲压件检查

为保证车身尺寸稳定需要对关键冲压件进行监控，要定期对关键冲压件进行检具检测或进行白光扫描，掌握最新状态（每半年或一年循环一次），并建立关键冲压件质量档案，为后期的质量改进与问题跟踪提供依据。

1.6 操作的影响

在操作过程中，基本上都是流水线工作，每个环节都有不同操作人员来完成，因此，操作者应该熟练掌握操作技术，严格按照操作规范来完成，但是在实际生产过程中，制造误差会随机产生，所以要求操作人员应精心细致，尽可能避免误差的产生，从而控制车身的尺寸。

2 白车身尺寸的检测与控制方法

白车身质量的检测是控制汽车质量的基础，车身检测是在零件上选取能够突出产品尺寸信息的点、面等进行测量，检测方法和工具有很多，如中钢卷尺、游标卡尺、三坐标测量机、激光跟踪测量仪等在车身的检测中应用广泛。在控制车身尺寸上，我们首先应该从提高设计质量上进行控制，因为设计质量决定了汽车车身的总体质量，其次在加工制造过程中要保证车身设计的基准统一，因为设计中涉及的部门非常的多，如果没有一个统一的基准，将不会制造出高质量的产品，再次要在夹具的精度上进行严格的把控，焊接一定要按照图纸进行操作。最后在零部件生产和焊接中，焊接的层次一定要把握清楚，严格规范的进行每一道工序，加强工艺管理，提高操作人员的技术，严格进行质量检测。总之，在汽车的制造过程中，所有参与人员都要严格规范操作，尽可能的避免误差产生。

目前有些投资较大的焊装生产线对于重要安装点如后尾灯安装点等已开始采取在线冲孔的方法，上海大众在途安、明锐车身生产线已经引入此技术，称为ISRA技术。这一工艺方法的实施极大地减少了误差积累的环节，提高了重要安装点的尺寸精度。它的基本原理是将车身在线测量与钣金冲孔、切割技术相结合并作为一个技术整体应用到车身制造中。

如：长期以来由于车身尾灯安装孔尺寸不稳定、累计误差等因素影响了尾灯与侧围、尾灯与后保险杠的匹配。采用ISRA技术，就是将后尾灯装配处的型面照相后通过系统处理形成数模，并与已经存储于控制器中的理论数据相对照，找出最佳匹配尺寸，并自动调整机器人冲孔坐标，完成在线冲孔，从而确保冲孔位置准确稳定，保证尾灯、后保险杠的配合精度。

3 夹具设计研究发展趋势

3.1 汽车产业的发展动向及车身构造的变化带来夹具设计的更新

随着人们对汽车文化的追求，舒适安全又不失个性迫使车身结构向着稳定化、结构合理化发展。车身结构的轻量化和合理化使得新的车身材料和新的车身结构出现，同时对焊接方法提出新的要求，从而对焊装夹具的设计和制造提出新的要求。汽车生产技术的创新，精益生产（LeanProduction）、并行工程（ConcurrentEngineering）即时生产（JustinTime）等生产方式的出现，导致新型汽车夹具的出现。

3.2 机器人技术的更新带来夹具设计的更新

在车身工程中，车身装配机器人随着伺服技术发展，将周围机器的工作逐渐转移到机器人上。一方面，伺服焊接机器人的伺服焊枪是气压驱动和电极压力的点焊焊枪变换为伺服电机化的焊枪，同时焊枪的机器人轴化的最大优点是可简化焊装夹具;另一方面，作为替代以前铝合金结合技术（电阻点焊和自穿孔铆接）以摩擦搅拌结合法（FSW）的点结合法（FJS）应用到汽车车身生产线，出现了FJS机器人。因此，对应用焊接机器人的焊装夹具的研究是未来夹具设计的另一个方向。

4 结束语

随着汽车制造技术的不断进步，汽车质量也在不断提高，这要求汽车制造业内人士不断转变思想观念，设计出高质量的车型，在加工制造中，对零件尺寸精确控制，加强对生产部门的管理，要求员工进行严格规范操作，尽可能的减少生产过程带来的误差，各个部门进行合作，保质保量的完成汽车制造工作，同时，要不断的对汽车进行研究和改进，开发新产品，满足当代人们的需要，将汽车制造行业推向全球经济的顶峰。

参考文献

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