汽车车身快速试制与质量改进

宁燕

（上汽通用五菱股份有限公司，广西柳州545000）

0 引言

目前，汽车行业作为我国的最大实体经济和重要支柱产业，其技术水平反映了我国民用工业的技术水平。汽车产品更新换代的速度加快，对汽车工业水平有了更高的要求。由于新车型开发和老车型换代之间的时间间隔逐渐缩短，各整机生产企业也在缩短着零部件产品的开发周期。

汽车的样车试制在汽车的开发中占着举足轻重的作用，主要用于验证汽车的结构、性能、制造工艺等。行业内基于IATF16949质量体系对于汽车量产零件总成的开发作了较多的研究，但是对于软工装试制的质量持续改善与提升研究较少。本文针对汽车样车试制的质量提升进行了研究。

1 汽车工艺

1.1 汽车的四大工艺

图1 汽车制造的四大工艺

1.2 汽车白车身的试制

汽车“白车身”是一个汽车设计和生产制造过程中的概念，意思是按照设计要求已经完成了相关的焊接但未涂装前的车身，不包含四门两盖，如图2所示。

因为车身生产材料多使用冷板，在未经涂装喷漆之前外观多呈白色，所以称为白车身。白车身的试制周期较短，流程相对简单，如图3所示。

图2 汽车白车身

图3 汽车车身试制流程

快速试制工艺要求工艺工程师根据标准、经验数据、现场实验结果选择合理的工艺方法、加工设备、工具、工艺参数，组合成合理的工序顺序，达到以经济的成本加工出符合设计质量要求的产品的目的。汽车车身的试制工艺相比量产工艺是简化的，但是质量控制与改善的难度更大。其原因主要在于，试制的零件通过软工装的形式进行加工，相比硬工装模具工艺进行了简化。

由表1可知，汽车车身零件试制制造的时候，由于软工装模具先天性的某些不足，容易导致所制造的零件相比量产工艺的状态有所不及。

表1 硬工装与软工装模具差异

零件冲压完成后，需要焊接在一起。试制焊接的夹具数量少，多数夹具设计为多工序复合夹具，需进行多次装件焊接，夹具结构复杂，装件顺序复杂。

试制夹具一般具备快速设计、快速制造、快速切换不同车型的功能，打破了一种车身结构必须配备一套焊接装夹设备的限制。试制夹具整合柔性夹紧机构、标准化托架等的柔性焊接装夹平台，可以用于多种车型的整车与分总成的焊接。

2 焊装工艺主导的质量提升

2.1 试制工艺的3个环节

汽车的试制工艺与量产一样分为3个阶段，主要有工艺策划、实施验证与工艺改善等3个环节。冲压的零件经过焊接，形成分总成，最终拼焊成车身。整车厂对于试制的车身精度有不同的标准与要求，最终需要质量工程师牵头组织，由焊装工艺工程师联合其它区域从技术层面对精度的不符合项分别进行分析，并提出相应的质量整改与提升措施、计划，最终由质量工程师评判。因此，试制环节过程中焊装工艺工程师的角色较为重要。

图4 汽车总成及试制夹具

表2 焊装工艺策划与精度提升任务

2.2 快速试制制造产品质量所面临的挑战

汽车试制的周期短，一般40～50 d需要试制出首批样件，且整体精度要求一般都不低于85%。因此，实现短周期高质量的汽车车身制造面临着一些挑战。

1）工装简化，工艺简化。受制于周期与成本，快速试制制造过程中，模具、夹具、检具相比正式工装都有所精简，这是零件冲压与总成焊接的先天不足，因此相比量产产品，试制环节的质量控制与改善难度更大。

2）周期短，改善的时间较为紧张。随着竞争的激烈与技术的成熟，新车型的开发周期不断缩短。为了快速验证设计的结构与工艺，样车试制阶段的周期也不断被压缩，这就要求做好前期工艺策划的同时，各区域紧密配合，对精度提升联合进行快速响应。

3 快速试制的精度提升

试制总成经过冲压、焊接这两道工艺完成之后，总成通过三坐标测量仪设备根据图样要求对进行面、孔等进行点测或者扫描，如图5所示。

如图6所示，经过测试，输出相应的检测报告，按照设计要求来评估精度欠缺的区域，为后续有针对性的改善与提升打下基础。

图5 某车型某总成的三坐标测量示例

图6 某车型某总成的三坐标测量UCF精度报告示例

对于每个问题，都必须明确以下几点，即问题描述、原因分析、责任人、整改对策、完成时间。最终，形成问题点一元管理清单表格，按照节点与计划开展相关工作，如图7所示。

图7 问题点一元管理表单示例

一元管理清单表格设置了关闭时间，需要持续跟进跟踪。待项目问题关闭之后，在后续项目总结的过程中需要进行总结，并按需更新设计规范、设计流程、技术要求、设计数据库等文件，为后续的试制工作提供依据。

根据已有的检测报告，项目经理、质量工程师组织各区域对质量问题与精度问题进行逐一研究与讨论，形成对应的过程分析报告，如图8所示。

图8 过程分析报告示例

4 结语

由于样车制造的节奏快、工艺工装精简，对于质量、精度的控制与改善的挑战较大。在得到翔实、精确的测量结果报告之后，需要有针对性地按照设计开发的要求进行改善。质量提升的过程、思维、工具等与量产一致，不过对环节、内容进行了适应性的调整，以满足样车的快速制造、快速测试、快速改善等各种需求。