车身精度影响因素及控制思路

蔡洪伟 吴开钧

（重庆长安汽车股份有限公司工艺技术部）

焊接车身精度控制一直是国内外各主机厂积极研究与实践的重要课题。为制造出精度更高，品质更好的整车，非常有必要在车身精度控制方面进行深入研究。文章对其影响因素和应对控制措施进行了探讨和总结。

1 车身精度影响因素

车身精度影响因素不仅涉及主机厂焊接生产线水平和模具等硬件制造水平，还包含产品初始设计质量、工艺设计质量、零部件精度、供应商工序一致性保证能力、制造方法、制造过程中工装及设备状态、人员操作及检测手段等因素[1]。

2 车身精度控制思路

汽车车身精度控制的核心是产品设计阶段的焊接同步工程（SE）分析和试生产验证阶段的质量控制工具（PCF）匹配分析活动。文章从车身设计、人、机、法、料及测6个方面阐述车身精度控制[2]。

2.1 设计因素

即在产品设计阶段，运用焊接模拟仿真分析技术和焊接工艺制造经验，分析产品的可焊性、焊接定位、焊接变形、焊接公差、焊接结构、焊接工艺流程、焊接材料及焊接品质等焊接工艺问题，保证车身的高设计质量。

设计阶段车身精度控制对应措施为焊接SE分析，主要分为模型结构分析和可焊性分析。

模型结构分析要点为：1）尽可能优化结构，采用比较成熟的焊接工艺；2）尽可能避免较特殊且成本较高的焊接工艺；3）从各个角度降低焊接工装及生产线建设成本；4）工艺难点分析。

可焊性分析要点为：1）焊点优化分析；2）焊接边长度及宽度优化分析；3）特殊焊接方式分析；4）焊接通道分析。

通过建立一整套的SE分析规范，可以更好地支撑对产品设计的SE分析工作。SE分析规范建立，如图1所示。

2.2 人的因素

此处的人主要为焊装操作工人，他们在质量意识、操作熟练程度、工作态度、作业标准、设备维护及工艺执行等方面对车身精度均有影响。人为因素对车身精度影响的应对措施为：1）加强操作培训及劳动素养培训，提高成熟人员培养，强化制造系统质量意识；2）加强生产管理，提高工艺纪律执行力，严肃工艺纪律检查；3）建立工艺纪律巡检机制。

2.3 机的因素

机主要指在白车身生产制造过程中所使用的各种设备、工装和工具，它对车身精度的影响主要体现在生产线水平和模具水平等方面，其影响因素有：自动化水平、制造过程设备水平、模具厂家能力水平、模具结构强度、生产线厂家技术水平及夹具标准等[3]。

对于模具和焊接生产线，需控制关键点，对于关键点，需要制定严格的技术标准。设备的要素关键点为：1）关键部位自动焊：提高生产线焊接自动化程度，在发动机舱总成线和主线采用机器人焊接，且采用往复杆（SHUTTLE）传输，保证这2个关键总成的质量和稳定性；2）冲压机械手：冲压生产线采用自动化传输系统，零件工序间传输采用单臂横杆机械手，提高生产过程稳定性；3）检具管控：对检具的方案进行把控，保证检具的功能充足。

2.4 料的因素

料在这里主要指的是零部件。在焊接专业内普遍认为，从制造过程考虑，零部件质量对车身精度的贡献为90%以上。所以，零部件质量的控制是重中之重。

在管理体系上，主要采取：1）建立严格的供应商分级管理制度，根据供应商的能力及水平将供应商分为A，B，C 3类；2）建立零部件各轮质量指标体系，明确零部件的合格率及工序能力指数（CPK）。

在技术手段上，主要是运用质量控制工具（PCF），开展PCF匹配分析活动来控制提升零部件质量。

2.4.1 质量控制工具（PCF）

为更好地控制零部件质量，引进零部件质量提升工具（PCF），即零件匹配分析所用的工具，其定义为Parts Coordinate Fixture（零部件匹配夹具）。PCF实物，如图2所示。

1）主要功能：通过零部件模具调试阶段进行的零部件实物匹配，发现零部件之间存在干涉及匹配间隙过大等不良搭接关系，制定零部件修正指示书，指导零件模具整改，从而提升车身总成质量。

2）辅助功能：a.验证冲压单件质量特性；b.验证夹具的精度、夹紧机构夹紧力及夹紧顺序是否合理；c.验证焊接工艺合理性[4]。

2.4.2 PCF开展流程

通过PCF活动，匹配分析零部件质量问题，助推零部件质量提升。PCF活动一般分为“PCF0～PCF3”4个活动阶段，具体流程，如图3所示。图3中，PP1～PP3为生产线调试期间样车试制批次；LS为车型具备投产条件。

2.4.3 PCF修正指示书

通过PCF活动出具《零部件修正指示书》，指导对零部件的质量整改。《零部件修正指示书》示例，如图4所示。

2.5 法的因素

法主要指质量控制的各种必要的准则及焊接方法等。

2.5.1 三大准则[5]

1）全公司贯彻几何尺寸与公差（GD&T）文件的执行，严格保证夹具、检具及PCF定位系统的一致性；

2）统一的供应商工装标准；

3）定期对工装进行全面精度检测与维护。

2.5.2 焊接方法

1）引进了激光钎焊技术，使焊接变形得到极大控制，感官品质极大提升；

2）引进冷金属过渡焊接技术（CMT技术），通过试验研究，对比普通MAG焊，优点明显。

2.6 测的因素

测主要是测量设备、工具及测量数据的分析处理。

2.6.1 测量设备和工具

汽车行业用到的测量工具主要有：钣金件单件检具、三坐标测量机、白光扫描仪、光笔测量仪及开口检具等。

对于车身的检测，一般采用双水平臂三坐标测量机，其测量精度单轴达到0.07mm/m，测量系统精度可靠。

为确保整个测量数据的可靠性，也做了如下工作：

1）规范操作：建立测量人员作业规范，并要求零部件供应商贯标；

2）加强对零部件供应商测量人员的培训：建立了培训考评机制；

3）加强零部件供应商测量系统管控：对供应商的测量人员和测量设备进行评估，供应商提供的任何测量数据，都必须是使用经主机厂认可的测量系统所测得的数据；

4）规范测量点，对关重测量点设置固定测量点位置，实施测点计划，体现在检具检测及量产监控上。

另外，对于每个项目均设计制作了开口检具，既用于量产前调试分析的辅助工具，也用于量产车型在线快速检测白车身部件或总成相关部位的安装点、面及型面特征，及时反映出生产线的制造质量，实现实时的过程监控。

2.6.2 车身检测数据处理

一般白车身需检测1 600～1 800个数据，由于数据量庞大，处理分析耗时耗力。为此，在Excel基础上进行二次开发，开发出三坐标测量机（CMM）测量数据处理模板，并应用于各车型数据分析中，不但节约了90%以上的处理数据时间，而且简单直观，能直接发现车身精度存在的问题。

3 结论

通过对车身影响因素研究及控制措施的制定与严格实施，这套精度开发及控制流程经过长期实践确认是行之有效的。但相比传统普通的精度控制方法，本思路侧重在设计阶段的“SE分析”及调试期间的“PCF匹配分析活动”。因此必须坚持以“SE分析”和“PCF匹配分析活动”为核心。同时车身精度的控制是一个系统工程，还需要积极探索新的车身精度控制方法、手段和思路。