简析重型汽车车身尺寸控制

王帅等

摘要：本文介绍了汽车白车身制造过程中的尺寸控制，包括了车身尺寸控制类型、车身尺寸公差的制定和车身尺寸的检测及数据统计分析，及本单位实际生产过程中重型卡车驾驶室尺寸检测控制中的应用实例分析。

关键词：尺寸；控制；检测数据统计分析

前言

高速的汽车工业制造技术发展过程中，汽车车身尺寸控制技术始终扮演着重要的角色。汽车车身尺寸控制技术的提升是汽车制造技术发展提高的需要，它的发展反过来促进了汽车制造能力和制造技术的提高，进而不断的激励促进各汽车制造企业制造出高质量的产品。

1.尺寸检测控制技术

1.1汽车车身尺寸制造过程控制技术

1.1.1汽车车身概念

汽车车身是汽车四大部件之一，它决定了汽车的基本形状、大小和用途。汽车车身是由薄板冲压零件焊成组合件，然后由零件、组合件焊接成几大分总成，由分总成焊接车身总成，装配车门、发动机罩等形成白车身。

1.1.2汽车车身制造基本工艺

车身制造基本工艺包括：a.冲压工艺；b.焊装工艺；c.涂装工艺；d.总装配工艺。

1.1.3汽车车身制造过程尺寸控制

汽车车身制造工艺其中涉及车身尺寸控制的主要为前两部分，而车身冲压工艺是汽车车身生产源头，汽车项目开发过程主要为车身数学模型生成模具，投产得到冲压单件投入焊装车间进行生产，尺寸控制的关键在于数学模型的准确及后期模具开发过程中尺寸的保证能力。焊装夹具是生产产品时的一种辅助手段，它是将工件迅速准确地定位并固定于所定位置，包括引导焊枪或工件的导向装置在内的用于装配和焊接的工艺装备的总称。随着国内外汽车工业的发展，焊接夹具的重要性日益突出，已经成为车身尺寸控制不可或缺的一部分。随着汽车行业的发展，国内外汽车制造厂商对焊装夹具的要求越来越高，这也同时促进了焊装夹具水平的提升，反过来又提升了汽车车身的尺寸精度。

1.1.4国内外车身制造过程尺寸控制

随着汽车工业的发展，国外对车身制造尺寸控制已经达到了相当高的水平，制造偏差普遍控制在1.8mm以内，而随着我国与国外发达国家汽车厂商的不断合作与交流，我国车身制造尺寸控制也达到了一定的水平，然而制造偏差不稳定，与世界先进水平还具有较大差距。

1.2汽车车身制造尺寸检测技术

目前世界汽车发达国家对于车身尺寸的检测主要以在线检测为主，这样就增加了尺寸检测的可靠性及及时性，能够有效的对车身尺寸控制过程中出现的问题及时进行分析处理，而我国仍有较大一部分国产汽车行业以下线的离线检测为主。

由于所有制造过程在人员、机器、材料、方法、环境以及测量方面都存在变动因素，所以车身尺寸的变差不可避免，在制造上也就有了公差的概念，公差的大小、过程能力的高低取决于控制变差能力的大小，这也具体反映了车身制造的质量水平。冲压件在投产阶段对车身尺寸影响非常大，车身开发阶段，有4个阶段会对车身尺寸产生较大影响，分别为产品设计、工艺开发、试生产及批量生产，各阶段产生的影响程度和侧重点不同。要控制变差源，开发阶段控制占70%，过程控制占30%。夹具设计时要考虑其结构刚度：夹具的结构刚度不足在长时间使用后可能导致定位基准的偏移，在设计时要特别注意BASE板、定位销座等的强度与稳定性。随着汽车行业的发展，目前汽车焊接夹具已呈现模块化、标准化的趋势。其次，产品设计要避免冲压成形工艺过于复杂，减少冲压回弹和零件干涉现象，模夹具设计定位必须可靠，如夹具定位孔必须选择传递冲压的主定位孔，定位面必须选取冲压件的可靠面。再次，工装设计充分考虑焊钳的焊接通道：进行焊接仿真分析，保证关键定位焊点的焊接，尽量避免夹具松开后补焊，并且要便于员工取放料，易于操作和维护，以防生产过程中因人机工程问题造成的尺寸变差。

车身制造尺寸质量方面，目前汽车制造行业广泛采用2mm工程质量控制方法。2mm工程在车身制造领域的应用已被认为是汽车制造企业是否在车身尺寸控制方面达到国际先进水平的衡量标准。车身制造过程中的主要偏差源在装配过程中耦合，传递和积累形成车身制造的综合偏差。

白车身制造尺寸偏差主要源于零件自身的制造偏差、零件与零件之间焊装过程中干涉造成焊接之后的变形，加之工装夹具定位的不稳定性等。这些偏差都是造成整车尺寸偏差的零件与工艺的影响因素。许多汽车制造企业和设计部门都试图通过各种改进以减小这些影响因素对于整车尺寸的影响，比如使用数值模拟方法分析冲压工艺过程，试图通过优化工艺和模具设计降低冲压件的自身偏差量问题；又如使用有限元分析技术，模拟车身薄板零件点焊过程，分析电阻点焊工艺过程，得出在合理的电极力和初始零件间隙条件下，车身零件点焊装配过程中可以忽略因點焊热过程产生的零件变形的结论，为简化车身装配偏差分析提供了依据。但是，车身制造尺寸偏差的原因仍然相当复杂，2mm工程应用的目的就是发现影响车身尺寸稳定性的偏差，并加以控制。

车身制造的尺寸偏差虽然是不可避免的，但如果采用科学的检测及分析方法，尺寸偏差还是可以得到有效地控制，并且不断减小。

1.3数据采集分析对于提升精度的重要性

以中国重汽济南卡车公司主打车型HOWO驾驶室为例，HOWO车身目前尺寸控制的方法主要为基于对焊接工装的检测，冲压单件尺寸的检测为基础，加以对下线驾驶室车身进行三坐标离线检测进行数据分析，通过工装检测数据的分析加之后期的不断调整来降低车身制造尺寸偏差，目前在对标工程中的2mm通过率维持在70%以上

2.结束语

车身尺寸控制是一个系统工程，在工艺规划阶段我们要从工序布置、基准选择和工装设计等方面进行考虑，在批量生产阶段主要从关键尺寸的监控、关键夹具的点检、关键冲压件的检查及夹具的改造等方面着手进行，在稳定的基础上逐步提升。汽车制造厂商要不断探索，采用先进的制造工艺是汽车行业发展成功的基础，机器人自动化设备、激光在线检测是汽车车身制造技术发展应用的趋势，这些技术在以后的车身尺寸控制中会得到更广泛的应用，使我们的控制手段更加高效、经济，以便在市场中立于不败之地。

参考文献：

[1]滑德富，COMAU机器人激光在线检测在奇瑞A3焊装线的应用，汽车工艺与材料，2010

[2]麦汇彭，三坐标测量机在汽车生产中的作用，汽车工艺与材料，1997

[3]黄天泽黄金陵汽车车身结构与设计北京机械工业出版社1992

作者简介：王帅（1987.06-）男，籍贯：山东省济南市，本科学历，助理工程师，研究方向：白车身焊装。