工艺提升在控制焊接车身精度中的应用

摘 要：白车身精度的高低直接影响到整车的性能，如：安全、装配性、舒适性、NVH性能、密封性、间隙面差等。本文主要论述了工艺及设计在提升白车身焊接精度方面的作用，以及可以在哪些方面通过工艺手段提升白车身的焊接精度。

关键词：车身;工艺;精度;公差

白车身是整车的骨架，是所有其他系统零件的载体。白车身的焊接精度在很大程度上决定着一辆车的整车性能及使用寿命。如果把一辆汽车的生产比喻成盖大厦，那么白车身焊接精度就是这个大厦的框架。接下来我们从工艺设计方面来论述如何通过工艺手段提升整车白车身的焊接精度。

影响白车身精度的主要因素广义上来说可以涵盖汽车开发的全过程，主要体现在设计阶段的设计偏差、零件制造阶段的制造偏差和车身组焊阶段的焊接过程偏差三个过程中。因此，要提高白车身精度，就必须从源头抓起，控制好各个环节，确保每一步骤都达到设计要求。

下面，我们将从四个方面来论述如何从工艺设计角度提升整车的焊接精度：

1 产品设计阶段

产品设计阶段我们一般从以下三个方面来保证整车的焊接精度：

（1）优化产品结构确保零件的制造工艺性。零件设计结构不合理，制造工艺性差，精度无法保证。零件工艺性差，通过冲压成型分析，可看到哪里开裂风险较大，通过对结构的优化，达到比较好的成型效果。即保证了零件的制造工艺性，又确保零件精度。

（2）建立白车身的定位体系（MCP和MLP）。

（3）确定外观间隙公差要求和部分零件的移动公差。零部件公差的设计对于整车焊接精度有比较大的影响，我们以前遇到过这样的情况即所有的零件单件检测都是合格的，但焊接以后整车关键尺寸合格率偏低，当然现在可以通过尺寸工程对整车的尺寸链进行系统的分析，这不是本文的论述重点，我们只做一个简要的讨论。

传统公差设计中一般是双向公差，对配合件的公差没有特殊规定。零件和零件有一定几率会产生过盈配合，从而不利于装配或者发生装配不到位的情况，影响焊接或装配精度。移动公差设计中，规定了配合件的公差，两个或多个配合件中的一个或多个的公差给了方向，从而避免零件间的干涉。

2 工艺设计阶段

焊接夹具的3D设计实现了与产品的无缝对接，从而保证了焊接夹具设计的正确性。焊接夹具的所有部件都是在数控机床或加工中心上完成，将设计数据直接转换成加工程序，从而保证了每个部件的正确性。夹具组装完成后，都必须经CMM检测，确保焊接夹具定位精度。

这个阶段主要关注的是夹具的定位精度。影响精度的因素主要有以下三个方面：定位销精度、基板基面精度、定位块精度。

另外模夹检具的定位基准不统一、零部件公差分配不合理、零件公差与夹具公差走向不统一——没有统一的全车身的定位基准体系和公差分配体系也是我们在工艺设计阶段常发生的问题。针对公差分配的问题，随着尺寸工程对整车设计阶段的深入介入已经得到了很好的控制及规范。但基准不统一的情况由于种种原因还是时有发生。一般来说，我们对基准公差要求较高，通常为±0.2mm，而非基准孔、面为±0.5mm。如果基准不统一，将直接导致白车身精度低下。

3 试生产阶段

PCF、UCF在试生产阶段的广泛应用理顺了车身零件的公差走向，同时，监控零件质量的稳定性。开口检具的应用保证了装配零件相对安装点的精度。CMM的应用很好的控制白车身及各自制总成的精度。多项技术的应用，保证了在试生产阶段零件的精度控制。

某车型在试生产阶段每批零件都进行了三坐标打点，合格率如表1：

从表1中可以看出，夹具定位孔和总装装配孔占88%。这两方面与零部件的实物质量与焊接过程密切相关。因此，试生产阶段的白车身精度控制主要沿零部件实物质量和焊接过程两条线展开。

实物质量方面，我们主要采取以下措施：

（1）配套定点前，对供应商的能力进行分级。将零件按照工艺难度及品质要求分为A、B、C三类，零件供应商和工装供应商也据此分为A、B、C三类，各等级供应商只能承制本级及以下的零件，严格控制能力不足的供应商承制难度较大的零件。

（2）在试生产的不同阶段，供应商完成工装方案后，必须经过相关技术部门的会签，最大程度上保证工装方案的合理性。

焊接过程方面，我们主要从以下三个方面进行管控：

（1）夹具精度在不增加成本的情况下优化夹具公差。

定位销精度由更改为

定位销位置精度由X±0.2mm更改为X±0.1mm

定位面定位精度由X±0.3mm更改为X±0.1mm

（2）生产线工艺设备的使用取决于设计的焊接方法，目前汽车焊接使用的主流工艺仍然是点焊为主，辅助以保护焊。为优化焊接工艺，可以采用MIG钎焊、铆接、胶接等连接方式以减小工艺对车体精度的影响。另外生产线自动化率不高，关重部位及部分劳动强度较大的工位仍采用手工作业，生产线一致性保证能力不足也是影响整车焊接精度的一大因素。

（3）目前车身精度检查中使用最多的为三坐标打点和开口检具的方式。PCF、UCF的運用也是很重要的检测手段。在量产过程中，可以采用在线三坐标检测，对测量数据进行专业软件进行6σ分析。

4 批量生产阶段

进入量产阶段后我们要求整车白车身通过CMM每班检测，并作统计分析，发现质量波动，查找原因，及时整改。主观评价方面通过奥迪特每班进行评价。针对量产后的零件配合方面的质量问题通过PCF、UCF定期和不定期检查，及时发现零件质量的波动，并追踪整改。单个零部件质量通过单件检具抽检，发现并整改零件质量问题。

由以上论述可以看出，工艺手段的提升在整车设计、制造全阶段中对整车精度的提升起着至关重要的作用。由于本人经历所限，论述中可能存在很多不足，在日常工作实践中还需要对提升车身精度的方法进行总结。

参考文献：

[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（材料的焊接）[M].北京：机械工业出版社，2004

[2]卢宜朗，梁其续.汽车车身焊接工艺与实训一体化项目教程[M].上海：交通大学出版社，2012

作者简介：焦书斌（1974-），男，河北新河人，工程师，研究方向：汽车车身设计。