中国汽车 China Auto提升白车身精致性制造工艺策略

中国汽车 China Auto提升白车身精致性制造工艺策略

肖遥、毛淦平、陈银祥、徐劲松、刘妙妙

（广汽乘用车有限公司，广东广州 511434）

[摘要]随着近几年新能源汽车的市场渗透率快速提升，外观造型惊艳、夸张、酷炫，深受现代人的欢迎。人们对汽车个性化的需求日益强烈，对汽车外观的要求也越来越高，甚至汽车的外观水平最终影响了车主购车的结果。因此，目前许多传统车企也开始改变思路，提出了外观个性化设计，同时启动了车身精致性提升工程（广汽为例）。其中，白车身外观的间隙段差作为评价车身精致性的一项最为重要的指标，受到了各汽车企业的重视；许多汽车生产企业同时意识到解决好外观间隙段差问题，提升车身精致性，可以提高汽车市场的竞争力。本文希望通过对焊装领域白车身间隙段差的研究，寻求一种方法，提高间隙段差的外观水平，进而提升车身的精致性，助力自主品牌车企提升“中国制造”的水平。

关键词：包边工艺、公差分配、RPS定位合理性、尺寸链

1.白车身制造工艺流程简介

汽车制造工艺是一个系统复杂的过程，包含钣金件的铸造、锻造、冲压、焊接，面漆喷涂、零件加工和热处理、部件装配和整车装配等。其中冲压、焊接工艺是是白车身制造最主要的工艺。

白车身焊接结构复杂，是由几百个具有复杂型面的薄板冲压件，经过多工位焊接而成的车身总成，装配环节众多，层级结构复杂。依据白车身制造工艺流程，车身焊接顺序依次为冲压零部件一分总成—车身总成。首先在焊接生产线上，利用工装夹具将两个或多个冲压零部件进行定位，保持零部件相对位置，通过点焊、CO2焊或螺柱焊等焊接形式拼焊成分总成，分总成又作为下一工序的零部件，在焊接合车线上与其他冲压零部件按照一定的工艺顺序焊接成车身总成。最后，在车身调整线上经过补焊、打磨、装配、调整等工序形成白车身。下图反映了典型白车身总成焊装工艺流程。

2.开闭件包边质量提升

包边是白车身焊接过程中的必要工序，主要应用在汽车车身的四门两盖。一般是指对两个钣金件装配时，采用一个零件的折边包裹住另一个零件周边的方式连接。采用包边方式可以很好地解决车门内外板之间搭接的焊点对外观的影响，且通过车门内外板四周的完全包住，可以解决车门强度的要求。而包边通常有压边和滚边两种实现形式，压边是指传统的模具包边，使用压力机或一些气缸驱动压块将折边压紧，包裹另一个零件达到装配的目的；而滚边则是采用滚轮（一般通过机器人手臂驱动）将折边辊压并包裹住另一个零件，以实现装配。

2.1影响滚边质量的因素

影响滚边质量的因素主要包括下面介绍的6种，分别是1.TCP-RPT值

每一道次滚边均要定义TCP-RPT值，在滚边过程中这个值应保持不变。预滚边的值应根据工程要求设置，而终滚边的为固定值为2*外板厚度+内板厚度+涂胶厚度；2. 滚轮压入角决定滚边所需的道次数量，是每道次滚边翻边所变化的角度，对板件的成形质量有显著的影响。3.滚边胎膜定位机构精度直接影响内外板的相互关系，表面质量会直接反映在零件的外表面，同时也影响滚边压力的稳定性。

图2.1影响滚边质量的因素

4.滚边机器人一方面是机器人重复定位精度、可动范围、手部负载、最大动作速度等，另一方面是调试工作中相关参数的变化。5.滚边压力为保证板件成形的质量，应根据板件的材料、外形、厚度等参数适当的调整滚边压力。6. 滚轮所用滚轮的形状设计有45°轮、90°轮、成型轮等，一般速度设置为500mm/s，拐角位置滚边设置为100mm/s。

3.合理的公差分配

3.1白车身精致性与公差分配的关系

在车身设计及开发的初期，首要的工作是定义车身外观的品质基准书。随着汽车市场的需求、客户对车身预期的心理提升、竞争车型质量的改进，目前整车企业的外观品质基准书都有了很大的提升已满足客户对产品精致性方面要求。事实上外观品质的高低既有很强的市场竞争力，又要有可制造性。外观品质基准确定以后，在整车车身上能否实现更为重要，对它的评估与验证分为正向公差分配和逆向公差校核两种方法以及设定移动公差补救措施。

3.2正向公差分配

根据最初的外观品质将车身目标值逐级分解到每个分总成、单件。对计算得到的单件公差进行工艺制造部门和供应商能力评析。利用现有的计算机技术，对白车身进行模拟装配，最终根据模拟装配结果评价白车身外观尺寸精度。对无法保证的分配公差组成环要通过调整工艺或者工装的方法来保证。

3.3逆向公差校核

利用现有冲压精度的经验，将各个制造部门或供应商的制造能力分类，清楚了解白车身上每个组成环的设备工艺能力。利用现有的计算机技术，对白车身各组成环(工序能力)进行模拟装配评定白车身质量。通过调整各组成环设定公差，不断的进行模拟装配直到得到我们希望的车身外观目标值。通过模拟确实达不到目标值的情况，最终需要通过修改设计改变车身结构或制造工艺来实现。

3.4设定移动公差

移动公差又称为偏移公差。它是车身尺寸工程的一部分。车身尺寸工程是一个覆盖车身设计,零件制造和装配全过程的概念,包括概念设计阶段的配合间隙目标值的定义、零件设计阶段的零件定位方式和形位公差定义、制造装配阶段的装配偏差分析等。在装配的过程中,由于系统误差的影响,若单纯地按照图纸上的尺寸,难免产生零件间干涉的现象,经常处于难以装配的境地。因此为了避免这类现象,在设计零件的过程中事先预测上述内容,将公差之中心向某一方向移动,即设定移动公差,从而减小甚至避免零件的干涉。

设定移动公差的部位和大小影响到车身强度或者关系到车身外观品质的零件,都应设定移动公差。通常是很多零件的配合型面，例如两个"U"型零件搭接，容易出现干涉，安装不到位的情况。移动公差主要分为3种类型,多面配合、多层板配合、零件自重影响等（如图3.25）。偏移量的范围一般在控制在(0.3—05mm)为宜。

图3.1 移动公差的类型

4.工艺合理性

定位基准（RPS点布置必须遵守下面的规则）

为了使RPS系统在实际当中发挥作用，必须遵守下面的五条规则、3-2-1规则 、坐标平行规则、统一性规则、尺寸标注规则、RPS尺寸图，从而减少制造过程变量，使其制造出来的白车身一致性更好。

3-2-1规则，一个刚体的平行移动和转动共有6个自由度。限制其6个自由度，刚体才能保持平衡。按照3-2-1规则，保持刚体平衡状态需要6个定位点。

坐标平行规则，在测量和加工时，零件的放置必须保证能获得精确的结果。

小结：通过设定合理的车身制造工艺来提升整车精致性。主要从三个方面开展，第一、开闭件包边工艺水平，通过案例分析影响包边品质不良的因素，探索了提升包边质量的方法，以达四门两盖间隙段差水平提升目的；第二，提前考虑装配场景，设定合理的公差分配，降低车身零件的误差，追求完美的整车外观装配水平；第三、从设计阶段，充分遵循基准统一的定位工艺策略，减少公差累积，制造出更高的外观间隙段差水平从而提升白车身精致性。

*基金项目：××××××基金（或项目）（编号××××××）