白車身關(guān)鍵點(diǎn)質(zhì)量控制淺析
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摘要：汽車制造主要包括沖焊涂總四大工藝，其中焊接工藝作為重要的環(huán)節(jié)，其過程控制的精度以及一致性直接保證了后工序總裝車間在生產(chǎn)裝配過程，整車制造一致性的好壞是顧客較為重視且可以直接感受到。本文結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)質(zhì)量管理經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)對(duì)影響整車裝配一致性的焊裝白車身制造過程的關(guān)鍵點(diǎn)尺寸選取、控制手法進(jìn)行了闡述。
關(guān)鍵詞：尺寸精度；車身止口；精度控制
1前言
近些年，隨著國(guó)家政策的影響，中國(guó)的汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，新能源汽車也如春筍不斷涌現(xiàn)，根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的相關(guān)信息統(tǒng)計(jì)，目前中國(guó)形成了3+3+3+3[5]的局面。對(duì)于汽車增量市場(chǎng)的激素增長(zhǎng)，包括合資企業(yè)的各主機(jī)廠也在不斷的開發(fā)新的車型車型以及提升產(chǎn)能，同時(shí)也在不斷地降低制造成本、提升產(chǎn)品的質(zhì)量。對(duì)于汽車制造工廠來說，共有沖壓、焊接、涂裝、總裝四大工藝，車身焊接過程是重要的環(huán)節(jié)，其中尺寸精度的質(zhì)量是整車裝配過程中的重要基礎(chǔ)，尺寸匹配精度及一致性代表了工廠質(zhì)量控制的水平。所謂尺寸匹配精度就是指白車身（Bodyinwhite）的精度，指的是車身上影響總裝各零部件安裝配合的安裝點(diǎn)的尺寸精度。目前主流的焊裝生產(chǎn)線體基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，其制造系統(tǒng)龐大、且更為復(fù)雜，這些諸多的特點(diǎn)極易引起車身尺寸的變異，車身控制變得相對(duì)困難。目前很多主機(jī)廠在規(guī)劃新生產(chǎn)線體時(shí)，已開始采用在線檢測(cè)技術(shù)，通過采用激光、視覺（CCD）傳感、圖像處理以及計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)來監(jiān)控車身的精度。另外，國(guó)內(nèi)多數(shù)廠家一般都采用大型的三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)白車身的精度進(jìn)行全尺寸測(cè)量。白車身測(cè)點(diǎn)根據(jù)車型規(guī)格的不同，測(cè)點(diǎn)基本控制在800～1200個(gè)不等，因?yàn)闇y(cè)量周期以及設(shè)備的限制，三坐標(biāo)測(cè)量是對(duì)日生產(chǎn)的車輛進(jìn)行抽查，抽查的頻率相對(duì)較低。在實(shí)際的工作中發(fā)現(xiàn)，三坐標(biāo)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和總裝整車零部件的尺寸匹配關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，無法準(zhǔn)確反映白車身在總裝車間的實(shí)際裝配情況。因此，利用有效的三坐標(biāo)設(shè)備和資源，監(jiān)控車身的精度是提升產(chǎn)品質(zhì)量重要保證環(huán)節(jié)，對(duì)關(guān)鍵功能點(diǎn)管理和改進(jìn)可有效地提高各模塊工作效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量。
2關(guān)鍵尺寸測(cè)點(diǎn)及功能點(diǎn)的選擇
白車身是由幾百個(gè)復(fù)雜且尺寸不同的沖壓件焊接而成，焊接過程中的定位點(diǎn)、焊點(diǎn)高達(dá)數(shù)千個(gè)不等。單純一個(gè)沖壓件本身來說就有尺寸的誤差，幾百個(gè)沖壓件合拼起來的白車身差幾毫米就正常了，甚至?xí)a(chǎn)生更大的誤差了。兩個(gè)沖壓件在焊接時(shí)需要工裝夾具固定，而工裝夾具本身的制造也存在誤差，總之，幾百個(gè)沖壓件合拼的一個(gè)白車身在空間上的產(chǎn)生的累計(jì)誤差就大了！對(duì)于白車身的合格率及功能點(diǎn)選擇需要針對(duì)與整車尺寸有較大影響的定位點(diǎn)，以及影響主要零件裝配的測(cè)量點(diǎn)尺寸。根據(jù)測(cè)點(diǎn)的不同可以分為三大類：1）車身的定位點(diǎn)：車身及總成制造過程中使用的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，通過監(jiān)控定位基準(zhǔn)的變形能夠捕捉到的尺寸變異，進(jìn)行相應(yīng)的診斷識(shí)別，如側(cè)圍外板上的主副定位孔測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，能夠很好的反應(yīng)車身總拼線體的定位情況。2）總裝車間零部件安裝配合面或孔的測(cè)點(diǎn)：所有整車內(nèi)外飾的零部件匹配相關(guān)測(cè)點(diǎn)。3）動(dòng)力及底盤部件的關(guān)鍵點(diǎn)：車身動(dòng)力及底盤懸架零件安裝以及影響整車行駛性能的測(cè)量。關(guān)鍵功能測(cè)點(diǎn)的選擇一般原則，從白車身的三坐標(biāo)測(cè)點(diǎn)中選擇合理的測(cè)點(diǎn)一般遵循兩個(gè)基本原則：1）白車身止口原則：白車身一般由左右側(cè)圍總成、機(jī)艙總成、前后地板總成、頂蓋總成等主要的分總成，幾個(gè)分總成在主線合拼后會(huì)形成6個(gè)開口的部位，即機(jī)艙、前風(fēng)擋、后風(fēng)擋、行李艙、左右前/后門部分。這6個(gè)開口區(qū)域（圖1）的尺寸質(zhì)量直接決定總裝整車的裝配和一致性，因?yàn)檫@幾個(gè)部位的尺寸影響到前后擋風(fēng)玻璃、門蓋以及動(dòng)力的安裝，這幾個(gè)開口部位也是各零部件單件尺寸和分總成尺寸在制造過程中偏差累計(jì)的區(qū)域，通常受到?jīng)_壓件和外協(xié)件的影響，體現(xiàn)出尺寸波動(dòng)較大，穩(wěn)定性差的現(xiàn)象，所有這幾個(gè)位置就定義為關(guān)鍵尺寸點(diǎn)區(qū)域。2）關(guān)鍵裝配功能尺寸原則：對(duì)于嚴(yán)重影響整車外觀、功能的一些區(qū)域的測(cè)點(diǎn)又需要作為關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，比如說汽車的前后大燈的位置安裝點(diǎn)、前后懸架安裝點(diǎn)以及底盤安裝等其他的位置。
3尺寸精度的因素
焊接白車身生產(chǎn)由數(shù)百道工序完成，若我們?cè)诔善冯A段通過三坐標(biāo)測(cè)量得出某區(qū)域尺寸超標(biāo)了，那么問題是哪道工序出問題了呢？可若設(shè)備磨損與誤操作：假定一開始生產(chǎn)線上的白車身精度處于正常狀態(tài)，但隨著時(shí)間推移工裝夾具定位點(diǎn)、夾緊器隨著時(shí)間推移發(fā)生了磨損，以及涉及人工操作的環(huán)節(jié)懈怠了產(chǎn)生錯(cuò)誤操作了呢？如何高效的檢測(cè)、實(shí)時(shí)定位問題根源，變成了一個(gè)難題。若工藝設(shè)計(jì)與裝備存在差異：沖壓、焊接的產(chǎn)品設(shè)計(jì)定位基準(zhǔn)不同，會(huì)直接影響到精度。下圖為我們?cè)谂挪槌叽缇瘸Ｒ姷囊兀▓D2）：
4關(guān)鍵尺寸點(diǎn)的控制方式
當(dāng)主機(jī)廠整車關(guān)鍵功能測(cè)點(diǎn)鎖定且車型已投產(chǎn)后，同時(shí)已開展一些日常管理、專項(xiàng)問題提升后，每一家單位都會(huì)獲取了一定的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于焊裝車間的質(zhì)量控制應(yīng)控制過程的一致性，進(jìn)而逐步提升尺寸合格率，車間的質(zhì)量管理原則就是尺寸穩(wěn)定。在實(shí)際的過程中可能會(huì)遇到各種情況，解決尺寸精度的問題時(shí)，采用二八原則要首先解決那些發(fā)生偏差且波動(dòng)很大的問題，通過過程審核去排查制造的5M1E要素。在生產(chǎn)中通過觀察尺寸點(diǎn)的變化，會(huì)了解是由哪些工裝夾具的定位偏差導(dǎo)致、是由哪些零部件導(dǎo)致以及這些測(cè)點(diǎn)尺寸變異多少會(huì)對(duì)零件的裝配以及整車的性能產(chǎn)生影響。這些信息需要尺寸工程師在解決問題解決中不斷積累，而且測(cè)點(diǎn)的清單及報(bào)警閥值也不是一成不變，后期需要結(jié)合各個(gè)部門對(duì)問題的動(dòng)態(tài)結(jié)果進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，具體方法如下：1）建立尺寸FEMA庫(kù)對(duì)于多數(shù)國(guó)內(nèi)汽車制造公司來說，通常會(huì)在焊裝日生產(chǎn)抽取一臺(tái)車進(jìn)行三坐標(biāo)車身數(shù)據(jù)的測(cè)量，配備的三坐標(biāo)資源單一，對(duì)車身精度來說抽查頻率很低。舉例焊裝車間工廠生產(chǎn)為JPH30來說，日生產(chǎn)基本在500臺(tái)左右，白車身從焊裝調(diào)整線下線到測(cè)量完畢通常需要8個(gè)小時(shí)以上，尺寸變異點(diǎn)后怎樣能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要。三坐標(biāo)測(cè)量工程師作為接觸白車身工程師的的第一責(zé)任人，其經(jīng)驗(yàn)對(duì)各測(cè)點(diǎn)、功能尺寸以及測(cè)量完的數(shù)據(jù)必須相對(duì)敏感，異常后將信息第一時(shí)間反饋相關(guān)業(yè)務(wù)單位。焊裝和SQE在實(shí)際工作中針對(duì)尺寸變異點(diǎn)的影響形成反饋機(jī)制，并對(duì)失敗的案例進(jìn)行收集整理，形成了尺寸失效模式的FEMA庫(kù)。2）工裝夾具變更管理車身及分總成的焊接工裝夾具因零部件的差異，其存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、設(shè)計(jì)制造難度大的情況。由于零件尺寸差異、鈑金件的厚度的不一致等情況，導(dǎo)致定位組件無法做成的整體結(jié)構(gòu)，夾具通常會(huì)采用獨(dú)立的定位塊或定位銷安裝在整體BASE基板上。在日常工作中若出現(xiàn)夾具定位裝置位置發(fā)生偏移、定位銷部位發(fā)生磨損和夾鉗夾緊力衰減下降等現(xiàn)象，將會(huì)導(dǎo)致焊接過程中的分總成零部件的的扭曲變形，定位的偏差造成相對(duì)位置的變動(dòng)最終導(dǎo)致尺寸累計(jì)誤差增加，同時(shí)工裝構(gòu)件在長(zhǎng)期使用的過程中其受力狀態(tài)也緩慢的惡化，最終會(huì)影響到白車身整體的精度和質(zhì)量。為了應(yīng)對(duì)夾具變異的造成的不良影響，通過對(duì)工裝設(shè)備的日常維護(hù)和預(yù)見性維護(hù)等多種方式來進(jìn)行預(yù)防管理。同時(shí)在遇到變異或者突發(fā)問題后要準(zhǔn)確的查出問題根因，采取必要措施進(jìn)行控制（圖3）。3）問題管理機(jī)制白車身的尺寸問題是十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，單純靠焊裝車尺寸工程師或者工藝工程師很難去完成尺寸的控制，很多都是需要跨業(yè)務(wù)部門去進(jìn)行合作。發(fā)生白車身尺寸變異后，如何將信息前饋、后饋都責(zé)任單位，建立暢通的溝通渠道和快速反應(yīng)小組可以達(dá)成快速改善目的。例如，某新能源車型試制期間，總裝車間底盤班組在安裝動(dòng)力電池包時(shí)，發(fā)現(xiàn)電池包的安裝螺絲孔和車身安裝孔存在偏差，導(dǎo)致電池包無法安裝（圖4），通過吉利特有3824快贏改善方法進(jìn)行分析改進(jìn)。在問題發(fā)生時(shí)，跟線工程師在總裝現(xiàn)場(chǎng)分析匹配狀態(tài)以及對(duì)車身的三坐標(biāo)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱，發(fā)現(xiàn)電池包安裝孔X向數(shù)據(jù)存在略微超差的現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)匹配時(shí)車身安裝孔存在輕微遮孔現(xiàn)象；工程師迅速至焊裝車間對(duì)過程所有因素進(jìn)行排查，通過對(duì)夾具排查確認(rèn)其定位原銷未發(fā)生變形或磨損，同時(shí)定位裝置并無松動(dòng)的現(xiàn)象，在觀察該處焊接作業(yè)的時(shí)序狀態(tài)，焊接順序與工藝文件完全相符。通過快速的排查分析，得出結(jié)論為電池包安裝孔偏的現(xiàn)象，導(dǎo)致不能安裝的根本原因?yàn)榱悴考顟B(tài)變異。經(jīng)綜合分析，制定對(duì)該問題臨時(shí)措施、永久措施的方案和斷點(diǎn)。
5結(jié)論
吉利作為自主品牌的領(lǐng)頭兵，對(duì)于白車身的尺寸控制的復(fù)雜性，在長(zhǎng)達(dá)20多年的汽車質(zhì)量管理上通過系統(tǒng)的策劃、監(jiān)控和改進(jìn)，形成一套尺寸控制系統(tǒng)，保證整車制造質(zhì)量。在新建工廠也投入如在線激光掃描等監(jiān)測(cè)設(shè)備，以保證產(chǎn)品生產(chǎn)的一致性。隨著中國(guó)制造2025的推進(jìn)，汽車質(zhì)量在強(qiáng)大的中國(guó)制造下肯定會(huì)將產(chǎn)品質(zhì)量提高一個(gè)檔次，那么吉利汽車在超越合資中高端車的路途上，肯定會(huì)更自信，讓我們拭目以待，讓吉利汽車走遍全世界。
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[5]三大央企：一汽、東風(fēng)、長(zhǎng)安；三大地方：上汽、北汽、廣汽；三大民營(yíng)：吉利、長(zhǎng)城、長(zhǎng)安；三大新勢(shì)力：蔚來、小鵬、威馬.
作者:姬偉 杜開偉 單位:山西吉利汽車部件有限公司