关于汽车白车身尺寸的控制研究

关于汽车白车身尺寸的控制研究

张祥云

一汽-大众汽车有限公司佛山分公司广东佛山528225

摘要：经济社会稳健发展的背景下，为汽车制造行业创造了良好的发展环境，提高车身的外观和尺寸质量，成为从业人员的关注重点。本文以白车身尺寸控制为核心，首先指出制造期间尺寸精度的影响因素，然后介绍了几种尺寸控制方法，最后结合实际案例进行分析，以供参考。

关键词：白车身；尺寸精度；影响因素；控制方法

汽车白车身在制作过程中，涉及冲压、焊接、油漆、装配等多个工艺环节，因设计不合理、尺寸控制不当，导致汽车尺寸不合格，会严重影响整车的质量。调查显示，当前车身尺寸控制，反映出汽车制造企业的综合实力，关系到汽车品牌的建立和长远发展，更与消费者的直观感受息息相关。以下结合工作实践，针对白车身制造期间的尺寸控制工作进行探讨。

1．汽车白车身制造期间尺寸精度的影响因素

1.1零件偏差

汽车白车身的焊装零件均为冲压件，一部分覆盖在车身表面，另一部分组成内部结构。分析这些冲压件的特点，大部分形态复杂、精度要求高，经历了冲压、弯曲、拉伸、剪切、翻边等多道工艺流程，必须完全满足图纸设计公差[1]。除在生产过程之外，零件的包装、运输过程中，容易发生变形，且肉眼难以察觉，因此应该设计合理的包装和运输方式。另外，冲压件回弹也会造成偏差，在应力变化作用下，会改变零件的原有形态和尺寸。对此，模具的生产精度应该控制的更为严格，并利用三坐标测量机进行检测，确保满足设计标准要求。必要时可以在模具开发阶段做零件回弹或焊接变形的预留。

1.2夹具设备

在白车身生产期间，夹具的作用是对焊接进行定位，当前车身焊接是利用薄板冲压件，零件定位的准确性，一方面取决于定位点的设计，另一方面受定位点分布情况的影响。因此，夹具的材质、结构设计、和零件是否匹配，均会影响车身焊接作业的尺寸精度。

1.3测量误差

判断车身尺寸是否存在偏差，主要利用测量系统予以验证，目前测量系统以三坐标测量机为主，包括拍照式、扫描式、接触式等类型。基于编程控制下，能对车身零件进行高频次测量，并绘制线性分布图、生成分析报告，为技术人员提供一手资料[2]。一旦测量系统本身出现问题，就会直接影响测量结果的准确性，最终造成车身尺寸偏差。

1.4焊接作业

非自动化制造期间，采用标准化焊接作业，是控制尺寸精度的有效手段。以V车型为例，调查显示：①车顶前后横梁Z轴方向的尺寸偏差明显，分析发现该部位的内外板匹配面焊点共计44个，是焊接顺序影响了尺寸精度。通过调整焊点的焊接顺序，结果显示尺寸偏差得到控制，尺寸精度满足要求。②后备箱口两侧翻边Z轴方向的尺寸有偏差，分析发现是焊枪电极臂干涉零件产生的变形。对此，改进焊枪电极臂的形状，尺寸精度满足要求。

2．汽车白车身尺寸控制方法

2.1保证测量精度

对车身尺寸数据进行采集、分析、跟踪，是控制装配过程的基础。以三坐标测量机为例，可以对车身零件、分总成、骨架结构进行检测，具有精度高、自动控制的优势，目前在汽车制作行业中普及应用。保证测量精度，可以从以下两个方面入手。一是基准点：在三坐标测量机中，基于整车设计基准能形成坐标系，根据不同功能将车身划分为不同区域；然后在各个功能分区，利用装配基准点再建立局部装配坐标系，能够反映出局部的装配尺寸关系。二是功能尺寸：车身在装配过程中，还要关注功能尺寸，即零部件之间的相对尺寸精度[3]。检测功能尺寸，能判断零件、分总成的制造尺寸是否满足设计要求，为后续装配作业打下基础。以S车型白车身为例，车顶后部、后盖Z轴方向上共有6组测量点，检测结果显示虽然零件偏差在允许范围内，但功能尺寸的平整度超公差，不满足装配要求。

2.2提高装配质量

从装配的角度来看，装配偏差形成的原因，包括冲压工艺偏差、模具偏差、设计偏差、作业偏差等。对此，首先要保证整车的装配质量、功能质量，在偏差处理上，可以调整测量公差。以SK车型为例，车间装配发现尾灯装配的平整度、间隙大小均不满足标准要求，但三坐标测量机测量尾灯得到的结果却满足标准要求，分析发现，是侧围外板冲压件尺寸偏差、总成焊接偏差引起的。对此，调整尾灯的定位基准工装，以满足尺寸控制标准，但测量结果的偏差超限。简单来说，就是尾灯的外观质量合格，但尺寸和设计标准不符。要想解决这一问题，应该适当调整测量公差标准。

2.3控制焊接变形

对于焊接变形的控制，方法主要如下：第一，调整焊接顺序。对于存在多道焊缝的工件，利用后一道焊接工序，能消除前一道焊接工序带来的变形影响，通过平衡热量输入，最大程度上减小焊接产生的变形。第二，采用自动生产线。以机器人焊接、自动氩弧焊焊接为例，用于汽车车身制造中，优势在于效率高，可以准确控制焊点的数量、位置、间距[4]。其中，焊接钣金零件时，应该检查焊钳电极、金属板基准是否垂直，检查定位夹紧装置是否出现错位。此外，使用托盘能有效控制定位误差，减少零件变形现象，适用于规模化生产。

2.42mm质量工程

2mm质量工程的原理，是利用车身制造综合误差指数CII，实现车身尺寸控制目标，CII指数并不是制造期间测量数据的实际偏差，而是对车身制造尺寸的稳定性进行评价，适用于整车制造、零部件制造中[5]。具体应用时，首先确定所有测量点，选取一定数量的样本计算6σ值；其次按照从小到大的顺序，对所有测点进行排序；然后取95%的测点的6σ值为依据，画出分界线作为CII值；最后对高于分界线的测点进行分析控制，从而得到较低的CII值。如此反复操作，不断提高车身尺寸的精度，最终满足设计标准要求。

3．汽车白车身尺寸控制案例分析

3.1仪表板安装支架问题

以V车型为例，三坐标测量机显示右侧仪表板的安装支架功能尺寸偏差超限，且和在线测量数据相一致，因此上报相关部门。分析显示，更换水箱工位备板时，导致仪表板的安装支架倾斜，引起X轴方向上的功能尺寸超差。对此，通过调整和优化，三坐标测量机、在线测量数据均显示尺寸数据得到控制，功能尺寸处于正常范围内，后期跟踪调查显示没有出现批量性超差。

3.2前桥外倾问题

以V车型为例，四轮定位角度，指的是悬架系统和活动机件之间的相对角度，合适的四轮定位角度，能保证汽车直线行驶、提高转向性能。通过控制车身尺寸，促使四轮定位角度处于标准范围内，能解决前桥外倾问题，一方面实现轴承受力的均匀性，减缓元件磨损；另一方面能确保轮胎和地面密切贴合，减轻轮胎磨损，降低油量损耗。

结语：

综上所述，对于汽车制造行业而言，白车身尺寸控制是一个要点，是企业综合竞争力的体现。分析可知，影响车身尺寸精度的因素，包括零件偏差、夹具设备、测量误差、焊接作业等。对此，车身尺寸控制工作的开展，应该保证测量精度、提高装配质量、控制焊接变形，并利用2mm质量工程。文中针对仪表板安装支架问题、前桥外倾问题进行分析，希望为实际制造提供经验借鉴，提高整车性能质量。

参考文献：

[1]苏彦，张恒.浅析重型卡车白车身焊装过程尺寸控制[J].建筑工程技术与设计，2017，（9）：740-740.

[2]罗家力，吴激，罗相尉.简述项目阶段白车身制造过程中的尺寸控制[J].企业科技与发展，2015，（8）：58-60.

[3]王海燕，侯琳娜.Bootstrap重采样Bayesian方法在白车身制造尺寸不合格率估计中的应用[J].工业工程，2012，（6）：15-19.

[4]郭庆勇，魏晓玲.汽车白车身在制造过程中的尺寸控制[J].商品与质量，2017，（38）：268，270.

[5]邹凤祥，刘杰，蒋玲丽等.白车身尺寸质量提升的过程控制分析及改进[J].装备制造技术，2017，（8）：89-92.