白車身尺寸控制與夾具工藝設計分析

劉新鵬

摘 要：在汽車制造過程中，相對于涂裝線和總裝線來說，焊裝線的剛性強，不同車型的通用性差，新車型的生產線部署，均需要重新設計焊裝夾具，從而造成市場滯后，影響企業效益。在對焊裝夾具整個設計過程，尤其是工作內容重復、繁瑣、效率低的環節，進行分析的基礎上，開發了汽車白車身焊裝生產線數字化工藝與夾具設計系統，以提高設計的工作效率。

關鍵詞：白車身;尺寸控制;夾具設計

目前，汽車已經遍及大街小巷，成為人們最主要的交通或運輸工具，對人們生活的影響非常大，隨著人們生活水平不斷提高，購買汽車已經成為社會的一種現象，越來越多的人將汽車作為代步或者運營、運輸的工具，因此，汽車的需求量非常大，這給汽車制造業帶來了巨大的競爭力，各種車型和各種配置的汽車不斷推出，由于汽車的發動機、底盤設計和制造技術已經很完善，大多采取全球購買的方式，基本上大同小異。而汽車的白車身尺寸以及夾具設計有著較大的發展空間，因此，人們注重汽車的外形設計和精細的做工，對汽車的車身形成了巨大的競爭市場，大大的滿足了客戶的需求。下文將對白車身尺寸控制和夾具工藝設計進行分析，為汽車車身的設計提供更好的方案。

1 白車身尺寸偏差的原因分析

白車身在生產過程中，經歷了沖壓、焊裝、涂裝和總裝四個環節，白車身的零部件非常的多，車身曲面輪廓復雜，表面件的沖壓和焊接工藝難度非常大，而且工藝的質量控制很難把握。所有的焊接對精度的要求非常高，所以要控制好白車身的尺寸精度難度相當大。對于普通白車身來說，車身一般由幾百個復雜的曲面薄板，近一百個裝配工位，兩千個工裝定位點，由大約四千多個焊點在生產線上進行大批量、快節奏地拼焊而成，而且在焊接過程中要有層次性，因此，在焊接過程中每個步驟都可能會導致車身尺寸偏差，總的來說，白車身的尺寸偏差原因主要有以下幾個方面。

1.1 產品設計

產品設計在車身的開發中非常重要，設計的好壞直接決定了白車身的質量，因此，在汽車設計時，首先要對車身進行合理分區，在分區時就要考慮加工制造中的焊接以及焊點的布置，每一個設計步驟都要緊密的聯系，否則，如果有一個步驟設計不合理，就會導致車身尺寸偏差。

1.2 尺寸監控

零部件尺寸的制造不合格就會影響焊接誤差，從而影響白車身尺寸精度，因此，在零部件制造過程中，要嚴格按照圖紙技術要求規范操作，這樣才能控制零部件對車身尺寸的影響。為保證車身質量、提高后序顧客滿意度及保證車身尺寸穩定，對影響車身性能、后續裝配和關鍵定位孔等關鍵測量點（前后風窗尺寸、前后副車架尺寸和主定位孔等）進行監控，并繪制關鍵測量點波動圖，保證及時發現問題，及時解決問題。

1.3 焊接夾具質量

為保證夾具狀態穩定合格，生產線員工在開班前對夾具進行點檢，工裝每天巡檢，并每周對定位銷進行測量外，車身尺寸工藝員應按照關鍵夾具檢查清單周期性地對重要夾具狀態進行檢查，防止因定位基準的松動造成車身尺寸的波動。

1.4 焊接變形

焊接變形一般是由焊接誤差造成的。一般很難進行量的計算和確定，焊接變形不能在理論上獲得，只能通過實際測量來獲取，檢驗變形量操作起來非常困難，因為誤差一般都比較小，因此要針對不同焊接部位和焊接方法以及焊接順序進行精密的測量，才能分析出焊接變形的原因，之后才能通過對夾具進行精調后消除局部變形，調整焊接變形。因此，在操作中，要盡可能規范操作，減少誤差，從而減少焊接變形。

1.5 關鍵沖壓件檢查

為保證車身尺寸穩定需要對關鍵沖壓件進行監控，要定期對關鍵沖壓件進行檢具檢測或進行白光掃描，掌握最新狀態（每半年或一年循環一次），并建立關鍵沖壓件質量檔案，為后期的質量改進與問題跟蹤提供依據。

1.6 操作的影響

在操作過程中，基本上都是流水線工作，每個環節都有不同操作人員來完成，因此，操作者應該熟練掌握操作技術，嚴格按照操作規范來完成，但是在實際生產過程中，制造誤差會隨機產生，所以要求操作人員應精心細致，盡可能避免誤差的產生，從而控制車身的尺寸。

2 白車身尺寸的檢測與控制方法

白車身質量的檢測是控制汽車質量的基礎，車身檢測是在零件上選取能夠突出產品尺寸信息的點、面等進行測量，檢測方法和工具有很多，如中鋼卷尺、游標卡尺、三坐標測量機、激光跟蹤測量儀等在車身的檢測中應用廣泛。在控制車身尺寸上，我們首先應該從提高設計質量上進行控制，因為設計質量決定了汽車車身的總體質量，其次在加工制造過程中要保證車身設計的基準統一，因為設計中涉及的部門非常的多，如果沒有一個統一的基準，將不會制造出高質量的產品，再次要在夾具的精度上進行嚴格的把控，焊接一定要按照圖紙進行操作。最后在零部件生產和焊接中，焊接的層次一定要把握清楚，嚴格規范的進行每一道工序，加強工藝管理，提高操作人員的技術，嚴格進行質量檢測?？傊?，在汽車的制造過程中，所有參與人員都要嚴格規范操作，盡可能的避免誤差產生。

目前有些投資較大的焊裝生產線對于重要安裝點如后尾燈安裝點等已開始采取在線沖孔的方法，上海大眾在途安、明銳車身生產線已經引入此技術，稱為ISRA技術。這一工藝方法的實施極大地減少了誤差積累的環節，提高了重要安裝點的尺寸精度。它的基本原理是將車身在線測量與鈑金沖孔、切割技術相結合并作為一個技術整體應用到車身制造中。

如：長期以來由于車身尾燈安裝孔尺寸不穩定、累計誤差等因素影響了尾燈與側圍、尾燈與后保險杠的匹配。采用ISRA技術，就是將后尾燈裝配處的型面照相后通過系統處理形成數模，并與已經存儲于控制器中的理論數據相對照，找出最佳匹配尺寸，并自動調整機器人沖孔坐標，完成在線沖孔，從而確保沖孔位置準確穩定，保證尾燈、后保險杠的配合精度。

3 夾具設計研究發展趨勢

3.1 汽車產業的發展動向及車身構造的變化帶來夾具設計的更新

隨著人們對汽車文化的追求，舒適安全又不失個性迫使車身結構向著穩定化、結構合理化發展。車身結構的輕量化和合理化使得新的車身材料和新的車身結構出現，同時對焊接方法提出新的要求，從而對焊裝夾具的設計和制造提出新的要求。汽車生產技術的創新，精益生產（LeanProduction）、并行工程（ConcurrentEngineering）即時生產（JustinTime）等生產方式的出現，導致新型汽車夾具的出現。

3.2 機器人技術的更新帶來夾具設計的更新

在車身工程中，車身裝配機器人隨著伺服技術發展，將周圍機器的工作逐漸轉移到機器人上。一方面，伺服焊接機器人的伺服焊槍是氣壓驅動和電極壓力的點焊焊槍變換為伺服電機化的焊槍，同時焊槍的機器人軸化的最大優點是可簡化焊裝夾具;另一方面，作為替代以前鋁合金結合技術（電阻點焊和自穿孔鉚接）以摩擦攪拌結合法（FSW）的點結合法（FJS）應用到汽車車身生產線，出現了FJS機器人。因此，對應用焊接機器人的焊裝夾具的研究是未來夾具設計的另一個方向。

4 結束語

隨著汽車制造技術的不斷進步，汽車質量也在不斷提高，這要求汽車制造業內人士不斷轉變思想觀念，設計出高質量的車型，在加工制造中，對零件尺寸精確控制，加強對生產部門的管理，要求員工進行嚴格規范操作，盡可能的減少生產過程帶來的誤差，各個部門進行合作，保質保量的完成汽車制造工作，同時，要不斷的對汽車進行研究和改進，開發新產品，滿足當代人們的需要，將汽車制造行業推向全球經濟的頂峰。

參考文獻

[1]茅鋮劼，黃澍.CAE輔助條件下的轎車車身尺寸質量分析和改進[J].汽車工藝與材料，2015（01）.

[2]游海.汽車車身夾具的設計要點、調試及發展[J].機械工程師，2012（7）：68-69.

[3]周忠泉.車身尺寸控制系統設計與實現的簡述[J].電腦知識與技術，2013（33）.