樣車試制階段的白車身試制質(zhì)量控制

摘要：白車身試制的制造質(zhì)量關(guān)乎整車質(zhì)量，車身軟模開發(fā)和工裝夾具調(diào)整是控制白車身誤差的有效手段，針對夾具調(diào)整時(shí)調(diào)整量難以確定的問題，車身功能尺寸精度水平是體現(xiàn)白車身制造水平的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，特別是樣車試制階段白車身軟模開發(fā)與汽車軟模件精度對新產(chǎn)品驗(yàn)證至關(guān)重要，它直接影響后續(xù)整車裝配驗(yàn)證，為了有效驗(yàn)證樣車試制過程中車身尺寸的質(zhì)量狀態(tài)及車身焊接強(qiáng)度，明確樣車試制沖壓軟模開發(fā)及軟模沖壓件制作品質(zhì)管控，車身尺寸控制工作的重要環(huán)節(jié)和方法以及焊接質(zhì)量的控制方法，為相關(guān)工程師提供參考。

關(guān)鍵詞：車身軟模；白車身試制；軟模開發(fā)；樣車試制；車身質(zhì)量；沖壓軟模

汽車軟模開發(fā)與制造，白車身試制軟模沖壓件展示

1.導(dǎo)言

樣囝試制是新產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到正式投產(chǎn)的必要步驟，這個(gè)階段是把產(chǎn)品開發(fā)方案變成為具有使用價(jià)值的實(shí)體產(chǎn)品的過程，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的定型階段。無論是自行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品還是仿制的產(chǎn)品，都需經(jīng)過沖壓軟模開發(fā)及軟模件或五金手板制作這項(xiàng)工作。車身尺寸精度受到車身設(shè)計(jì)質(zhì)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(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)

白車身質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括車身尺寸精度、制造工藝和外觀質(zhì)量三個(gè)方面的內(nèi)容，如圖 1。

白車身設(shè)計(jì)流程

市場分析：?市場調(diào)查 ? 客戶需求分析? 初始商業(yè)分析

概念設(shè)計(jì)：?草圖設(shè)計(jì)?效果圖設(shè)計(jì)? 外部尺寸設(shè)計(jì) ? 初步布置 ? CAE分析 ? 油泥模型制作

工程設(shè)計(jì)：?曲面/斷面設(shè)計(jì)? 機(jī)械工程設(shè)計(jì) ? 車身工程設(shè)計(jì) ? 內(nèi)飾工程設(shè)計(jì) ? CAE設(shè)計(jì)? 線束設(shè)計(jì) ? 整車匹配工程設(shè)計(jì)? 制造工藝設(shè)計(jì) ?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(gè)方面。制造工藝主要包括：零件干涉、孔位偏移、焊點(diǎn)質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量等。白車身試制的外觀質(zhì)量通常指白車身外觀品質(zhì)，一般會(huì)存在漏焊、半點(diǎn)、毛刺、飛濺、坑包、壓痕、扭曲、變形和孔遮蔽等。

3.白車身質(zhì)量影響因素

在工程設(shè)計(jì)階段，產(chǎn)品設(shè)計(jì)不僅要滿足性能要求、經(jīng)濟(jì)要求等指標(biāo)，同時(shí)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(chǎn)要求，達(dá)到縮短開發(fā)周期，降低投產(chǎn)難度的目的。

從產(chǎn)品尺寸特征中和測點(diǎn)中選擇出來的反映產(chǎn)品重要功能而且必須保證的尺寸叫做關(guān)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(zhì)量表現(xiàn)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的特點(diǎn)。關(guān)鍵尺寸可分為測點(diǎn)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(lián)系的。是樣車試制階段的重要內(nèi)容，其主要目的如下：

1）確認(rèn)樣車試制設(shè)計(jì)階段定義的關(guān)鍵尺寸是否與相關(guān)“功能”之間有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，定義的關(guān)鍵尺寸公差值是否能夠保證相關(guān)功能實(shí)現(xiàn)；

2）通過樣車試制，評(píng)估、預(yù)測在量產(chǎn)階段能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所定義的關(guān)鍵尺寸公差。底盤關(guān)鍵尺寸作為設(shè)計(jì)和制造的共同目標(biāo)，需要充分考慮現(xiàn)行的工藝，實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)人員的理想化設(shè)計(jì)的平衡，通過設(shè)計(jì)、工藝、制造共同努力實(shí)現(xiàn)，充分考慮設(shè)計(jì)和制造的所有影響因素，對關(guān)鍵尺寸能否實(shí)現(xiàn)進(jìn)行物理評(píng)估，并對所發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。

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(zhì)量將會(huì)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(diǎn)要求：軟模件需要具有很高的尺寸精度；要具有準(zhǔn)確的形狀精度；要具有較高的表面質(zhì)量；剛性好同時(shí)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(shè)計(jì)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(xiàn)在汽車軟模沖壓件焊后的變形上。導(dǎo)致焊接變形的原因是多方面的，需要采取多種方法同時(shí)進(jìn)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(zhì)量的控制

4.1焊接夾具的精度控制

焊接夾具定位基準(zhǔn)原則上依據(jù)尺寸工程部門制定的GDT圖紙，夾具設(shè)計(jì)師可以增加輔助定位但是必須考慮焊接作業(yè)焊鉗的可達(dá)性，增加的輔助定位需要使用方批準(zhǔn)同意，對于特殊情況下的零件定位坐標(biāo)調(diào)整，經(jīng)使用方認(rèn)可后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。夾具精度一般按如下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，不同車企略有區(qū)別。

1）主基準(zhǔn)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(jìn)行檢測，保證夾具精度均在公差范圍內(nèi)，具體依據(jù)夾具技術(shù)協(xié)議執(zhí)行，如夾具到貨時(shí)，要求夾具廠家提供夾具精度檢測報(bào)告，到貨時(shí)進(jìn)行精度抽檢復(fù)測，發(fā)現(xiàn)精度不符合要求必須讓夾具制造商進(jìn)行重新標(biāo)定。2）在試制過程中應(yīng)將夾具作為試制車身分總成或總成的一個(gè)尺寸控制基準(zhǔn)，用夾具來匹配樣件，而不能隨意調(diào)整夾具。夾具如需調(diào)整，在調(diào)整前應(yīng)重新對夾具進(jìn)行檢測，之后再根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行分析，做好調(diào)整記錄，必要時(shí)在夾具調(diào)整后進(jìn)行夾具復(fù)測。3）如車身數(shù)據(jù)發(fā)生變更，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師下發(fā)的設(shè)計(jì)變更內(nèi)容，對夾具相關(guān)部位進(jìn)行調(diào)整或重新加工，并檢測調(diào)整后的夾具是否符合要求。

4.2軟模沖壓件質(zhì)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(jìn)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(zhì)量精度，需要對汽車軟模沖壓件進(jìn)行檢驗(yàn)檢測工作，其中主要包括首件三坐標(biāo)檢測及后續(xù)批量沖壓件的檢測。首件的三坐標(biāo)檢測主要是針對首批樣件的型面及孔位、孔徑進(jìn)行檢測，根據(jù)測量報(bào)告，對沖壓軟模進(jìn)行修改，提高軟模沖壓件質(zhì)量。后續(xù)批量軟模沖壓件的檢測，通常是利用已確定設(shè)計(jì)的產(chǎn)品數(shù)模，制做對應(yīng)的檢具來檢查成型后的沖壓件的正確性。對沖壓件的質(zhì)量控制是從源頭開始關(guān)注影響尺寸精度的型面及關(guān)鍵孔位，逐級(jí)控制，進(jìn)而提高車身質(zhì)量。

4.3關(guān)鍵尺寸驗(yàn)證

在樣車試制階段，為了驗(yàn)證關(guān)鍵尺寸，收集數(shù)據(jù)尤其重要。這里收集的數(shù)據(jù)不僅僅是包括關(guān)鍵尺寸本身的數(shù)據(jù)，還包括了零部件、小總成、夾具、車身等各級(jí)別的相關(guān)尺寸數(shù)據(jù)的測量和關(guān)鍵尺寸相對應(yīng)的“功能”信息的收集。為了確保樣車試制驗(yàn)證準(zhǔn)確性和可靠性，必須通過制定嚴(yán)格和有序的測量計(jì)劃。根據(jù)測量計(jì)劃準(zhǔn)備圖紙、設(shè)備、資源等，確保數(shù)據(jù)收集的及時(shí)性，合理的測量計(jì)劃是關(guān)鍵尺寸驗(yàn)證的基礎(chǔ)。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(guān)節(jié)測量機(jī)和三坐標(biāo)機(jī)測量。檢具測量方法主要適用于沖壓單件，便攜式多關(guān)節(jié)測量機(jī)適用于夾具、小總成和整車零部件，三坐標(biāo)測量機(jī)主要適用于白車身總成。另外，近年來藍(lán)光掃描儀檢測運(yùn)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(jié)省了之前三坐標(biāo)測量儀編程時(shí)間。

關(guān)鍵尺寸驗(yàn)證主要包括測量數(shù)據(jù)分析、工藝夾具定位驗(yàn)證、拼焊工藝驗(yàn)證和實(shí)物控制精度驗(yàn)證。工藝夾具驗(yàn)證主要是確認(rèn)夾具設(shè)計(jì)確保關(guān)鍵尺寸的定位、拼焊確保尺寸的工序能力；拼焊工藝驗(yàn)證是通過設(shè)定試驗(yàn)方案，確定最佳的焊接工藝，確保量產(chǎn)后的工序能力；實(shí)物控制精度驗(yàn)證是由于前面兩種驗(yàn)證手段無法保障設(shè)計(jì)要求，調(diào)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(yàn)證方法。在此驗(yàn)證過程中，對沖壓軟模零部件和總成部件的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出影響功能能力的主要因素，為后期的批量生產(chǎn)提供基礎(chǔ)保障。

4.4焊接過程質(zhì)量控制

車身焊接精度偏差主要體現(xiàn)在軟模沖壓件焊后的變形上。導(dǎo)致焊接變形的原因是多方面的，需要采取多種方法同時(shí)進(jìn)行控制，以減小焊接變形。其中，焊接順序?qū)ψ冃斡绊戄^大。若焊點(diǎn)分布在同一平面上，從中間向兩側(cè)焊接的點(diǎn)焊順序，焊接變形最小，從一側(cè)向另一次焊接的順序變形量最大。若焊點(diǎn)不在同一平面上，優(yōu)先焊接功能面和功能孔周圍的焊點(diǎn)。此外，選用合適的焊接設(shè)備和使用正確的焊接參數(shù)，以及做好員工技能、標(biāo)準(zhǔn)化操作的培訓(xùn)，都能有效的減小焊接變形，提高白車身質(zhì)量。

結(jié)束語

綜上所述，從白車身試制的圖紙定位點(diǎn)評(píng)審、夾具精度確認(rèn)、沖壓軟模開發(fā)過程確認(rèn)、軟模沖壓件精度確認(rèn)、匹配過程的方法闡述了如何保證樣車精度及焊接強(qiáng)度，各個(gè)車企都有自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，過程基本相同。車身試制工程師需要在實(shí)踐中不斷積累，總結(jié)自身在樣車試制精度提升方面的經(jīng)驗(yàn)，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(yè)為白車身試制開發(fā)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(shù)企業(yè)，通過ISO9001及IATF16949認(rèn)證。對樣車開發(fā)階段白車身試制軟模開發(fā)及所需軟模沖壓件制作均可在廠內(nèi)自主完成。公司80%的車身軟模沖壓件和五金手板等產(chǎn)品出口歐美16個(gè)國家，為成功開發(fā)的項(xiàng)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(fā)及軟模沖壓件手板制作，日產(chǎn)汽車沖壓軟模開發(fā)及軟模沖壓件制作等。