樣車試制階段的白車身試制質量控制

樣車試制階段的白車身試制質量控制
 

        摘要：白車身試制的制造質量關乎整車質量，車身軟模開發和工裝夾具調整是控制白車身誤差的有效手段，針對夾具調整時調整量難以確定的問題，車身功能尺寸精度水平是體現白車身制造水平的重要衡量標準，特別是樣車試制階段白車身軟模開發與汽車軟模件精度對新產品驗證至關重要，它直接影響后續整車裝配驗證，為了有效驗證樣車試制過程中車身尺寸的質量狀態及車身焊接強度，明確樣車試制沖壓軟模開發及軟模沖壓件制作品質管控，車身尺寸控制工作的重要環節和方法以及焊接質量的控制方法，為相關工程師提供參考。

        關鍵詞：車身軟模；白車身試制；軟模開發；樣車試制；車身質量；沖壓軟模

汽車軟模開發與制造，白車身試制軟模沖壓件展示

        1.導言

        樣囝試制是新產品從設計到正式投產的必要步驟，這個階段是把產品開發方案變成為具有使用價值的實體產品的過程，是產品設計的定型階段。無論是自行設計的產品還是仿制的產品，都需經過沖壓軟模開發及軟模件或五金手板制作這項工作。車身尺寸精度受到車身設計質量、軟模沖壓件精度、焊裝夾具定位偏差、焊接變形、焊接精度等方面因素的影響。

        2.白車身質量評價指標

        白車身質量的評價指標主要包括車身尺寸精度、制造工藝和外觀質量三個方面的內容，如圖 1。

白車身設計流程

市場分析：?市場調查 ? 客戶需求分析? 初始商業分析

概念設計：?草圖設計?效果圖設計? 外部尺寸設計 ? 初步布置 ? CAE分析 ? 油泥模型制作

工程設計：?曲面/斷面設計? 機械工程設計 ? 車身工程設計 ? 內飾工程設計 ? CAE設計? 線束設計 ? 整車匹配工程設計? 制造工藝設計 ?失效模式和效果分析 （FEMA）

        車身尺寸精度主要包括軟模沖壓件尺寸精度、分總成尺寸精度和整車尺寸精度三個方面。制造工藝主要包括：零件干涉、孔位偏移、焊點質量和標準件質量等。白車身試制的外觀質量通常指白車身外觀品質，一般會存在漏焊、半點、毛刺、飛濺、坑包、壓痕、扭曲、變形和孔遮蔽等。

        3.白車身質量影響因素

        在工程設計階段，產品設計不僅要滿足性能要求、經濟要求等指標，同時還要滿足工藝要求，在保證功能的前提下，要盡量降低工藝生產要求，達到縮短開發周期，降低投產難度的目的。

        從產品尺寸特征中和測點中選擇出來的反映產品重要功能而且必須保證的尺寸叫做關鍵尺寸，它在車身尺寸公差控制方面有著直觀、簡便且與整車質量表現關聯性強的特點。關鍵尺寸可分為測點的距離（如兩孔的相對位置）和特征尺寸（如孔徑或槽距），兩者是相互聯系的。是樣車試制階段的重要內容，其主要目的如下：

        1）確認樣車試制設計階段定義的關鍵尺寸是否與相關“功能”之間有較強的關聯性，定義的關鍵尺寸公差值是否能夠保證相關功能實現；

        2）通過樣車試制，評估、預測在量產階段能否實現設計所定義的關鍵尺寸公差。底盤關鍵尺寸作為設計和制造的共同目標，需要充分考慮現行的工藝，實現與設計人員的理想化設計的平衡，通過設計、工藝、制造共同努力實現，充分考慮設計和制造的所有影響因素，對關鍵尺寸能否實現進行物理評估，并對所發現的問題進行優化和改進。

        白車身試制是由眾多軟模沖壓件焊接而成，因此軟模沖壓件的質量將會直接影響白車身尺寸精度，對于白車身軟模沖壓件來說，它需要滿足一下幾點要求：軟模件需要具有很高的尺寸精度；要具有準確的形狀精度；要具有較高的表面質量；剛性好同時具有較好的工藝性。

        焊接夾具的精度是車身焊接精度最根本的保障。夾具的作用是對沖壓件定形、定位、夾緊，保證焊后分總成的精度。夾具的定位、夾緊元件設計的合理性和可靠性是白車身焊接精度的重要影響因素。

        焊接過程變形也是影響車身焊接精度主要因素，車身焊接精度偏差主要體現在汽車軟模沖壓件焊后的變形上。導致焊接變形的原因是多方面的，需要采取多種方法同時進行控制，以減小焊接變形，提高車身精度。

        4.白車身試制階段車身質量的控制

        4.1焊接夾具的精度控制

        焊接夾具定位基準原則上依據尺寸工程部門制定的GDT圖紙，夾具設計師可以增加輔助定位但是必須考慮焊接作業焊鉗的可達性，增加的輔助定位需要使用方批準同意，對于特殊情況下的零件定位坐標調整，經使用方認可后根據實際情況進行調整。夾具精度一般按如下標準進行控制，不同車企略有區別。

        1）主基準定位銷的位置精度為±0.1mm；2）定位塊的位置精度為±0.2mm；3）定位銷直徑=沖壓件孔直徑-0.1mm，公差為-0.05～0mm。夾具匹配過程如下。1）試制前對夾具精度進行檢測，保證夾具精度均在公差范圍內，具體依據夾具技術協議執行，如夾具到貨時，要求夾具廠家提供夾具精度檢測報告，到貨時進行精度抽檢復測，發現精度不符合要求必須讓夾具制造商進行重新標定。2）在試制過程中應將夾具作為試制車身分總成或總成的一個尺寸控制基準，用夾具來匹配樣件，而不能隨意調整夾具。夾具如需調整，在調整前應重新對夾具進行檢測，之后再根據檢測結果進行分析，做好調整記錄，必要時在夾具調整后進行夾具復測。3）如車身數據發生變更，應根據產品設計工程師下發的設計變更內容，對夾具相關部位進行調整或重新加工，并檢測調整后的夾具是否符合要求。

        4.2軟模沖壓件質量控制

       汽車軟模沖壓件尺寸精度控制主要從形面、切邊、孔的大小和位置度等幾方面進行控制。樣車試制階段，軟模沖壓件制作完成后，為了保證軟模件的質量精度，需要對汽車軟模沖壓件進行檢驗檢測工作，其中主要包括首件三坐標檢測及后續批量沖壓件的檢測。首件的三坐標檢測主要是針對首批樣件的型面及孔位、孔徑進行檢測，根據測量報告，對沖壓軟模進行修改，提高軟模沖壓件質量。后續批量軟模沖壓件的檢測，通常是利用已確定設計的產品數模，制做對應的檢具來檢查成型后的沖壓件的正確性。對沖壓件的質量控制是從源頭開始關注影響尺寸精度的型面及關鍵孔位，逐級控制，進而提高車身質量。

        4.3關鍵尺寸驗證

        在樣車試制階段，為了驗證關鍵尺寸，收集數據尤其重要。這里收集的數據不僅僅是包括關鍵尺寸本身的數據，還包括了零部件、小總成、夾具、車身等各級別的相關尺寸數據的測量和關鍵尺寸相對應的“功能”信息的收集。為了確保樣車試制驗證準確性和可靠性，必須通過制定嚴格和有序的測量計劃。根據測量計劃準備圖紙、設備、資源等，確保數據收集的及時性，合理的測量計劃是關鍵尺寸驗證的基礎。目前主要采取 3 種檢測方法，包括檢具測量方法、便攜式多關節測量機和三坐標機測量。檢具測量方法主要適用于沖壓單件，便攜式多關節測量機適用于夾具、小總成和整車零部件，三坐標測量機主要適用于白車身總成。另外，近年來藍光掃描儀檢測運用興起，快描掃描檢測軟模沖壓件單件，小總成和整車零部件非常迅速便捷，節省了之前三坐標測量儀編程時間。

        關鍵尺寸驗證主要包括測量數據分析、工藝夾具定位驗證、拼焊工藝驗證和實物控制精度驗證。工藝夾具驗證主要是確認夾具設計確保關鍵尺寸的定位、拼焊確保尺寸的工序能力；拼焊工藝驗證是通過設定試驗方案，確定最佳的焊接工藝，確保量產后的工序能力；實物控制精度驗證是由于前面兩種驗證手段無法保障設計要求，調整工藝，安裝整車零部件的方式，提升白車身試制的精度的一種驗證方法。在此驗證過程中，對沖壓軟模零部件和總成部件的關鍵數據進行分析，找出影響功能能力的主要因素，為后期的批量生產提供基礎保障。

        4.4焊接過程質量控制

        車身焊接精度偏差主要體現在軟模沖壓件焊后的變形上。導致焊接變形的原因是多方面的，需要采取多種方法同時進行控制，以減小焊接變形。其中，焊接順序對變形影響較大。若焊點分布在同一平面上，從中間向兩側焊接的點焊順序，焊接變形最小，從一側向另一次焊接的順序變形量最大。若焊點不在同一平面上，優先焊接功能面和功能孔周圍的焊點。此外，選用合適的焊接設備和使用正確的焊接參數，以及做好員工技能、標準化操作的培訓，都能有效的減小焊接變形，提高白車身質量。

        結束語

        綜上所述，從白車身試制的圖紙定位點評審、夾具精度確認、沖壓軟模開發過程確認、軟模沖壓件精度確認、匹配過程的方法闡述了如何保證樣車精度及焊接強度，各個車企都有自己的企業標準，過程基本相同。車身試制工程師需要在實踐中不斷積累，總結自身在樣車試制精度提升方面的經驗，為樣車試制需求部門提供合格的車身做出努力。

 東莞市長東模具有限公司專業為白車身試制開發沖壓軟模，承接汽車軟模手板制作及其它五金手板加工。公司是國家高新技術企業，通過ISO9001及IATF16949認證。對樣車開發階段白車身試制軟模開發及所需軟模沖壓件制作均可在廠內自主完成。公司80%的車身軟模沖壓件和五金手板等產品出口歐美16個國家，為成功開發的項目有：鈴木汽車車身軟模試制及軟模手板制作，英力士汽車沖壓軟模開發及軟模沖壓件手板制作，日產汽車沖壓軟模開發及軟模沖壓件制作等。