后部下車體前端 Z向高問題分析及改善

李海波, 華萍萍, 許秀美

(1.柳州五菱汽車工業有限公司山東分公司, 山東 青島 266000; 2.柳州五菱新能源汽車有限公司, 廣西 柳州 545007)

作為汽車骨架支撐的白車身是保證整車強度和性能的基礎。后部下車體的結構和精度對白車身的尺寸和強度有著舉足輕重的影響[1]。后部下車體前端Z向高的問題是汽車白車身生產過程中常出現的重難點問題,直接影響到各零部件(如門檻、側圍、前地板等)的尺寸匹配。本文通過魚骨圖對Z向高問題的典型案例進行分析,確定關鍵影響因素,并總結此類問題的解決方法,以提高產品的一次下線合格率,降低返修成本,為白車身Z向高問題的解決提供一種思路和方法。

1 后部下車體前端Z向高問題

后部下車體前端Z向高問題即為后部下車體前端上翹,圖紙技術要求、位置及測點如圖1所示,該位置的輪廓度[2]要求為1.5 mm,轉為檢具上的檢測標準為(5±0.75)mm,而檢具上的實測數值為4.3～14.1 mm。后部下車體前端Z向檢具實測數值詳見表1,問題區域測點實測合格率僅為11.8%。此區域在白車身各零件尺寸匹配和焊接時的影響表現為:與前地板配合干涉,導致前地板Z向落不到位;與門檻匹配時存在離空,焊接后會導致門檻Z向偏高;側圍與門檻匹配,Z向主要依托門檻支撐,門檻Z向高導致側圍Z向偏高。以上搭接關系影響到白車身中前地板、門檻、側圍的匹配性。問題區域會導致白車身的尺寸合格率降低5%～8%,同時匹配離空時容易導致焊點虛焊,而焊點的焊接強度降低會影響車的剛度。

表1 后部下車體前端Z向高實測數據

圖1 問題位置圖紙要求及測點位置示意圖

2 問題分析方法

使用魚骨圖對潛在原因進行分析,如圖2所示。針對問題點,選擇層別方法,分別從人、機、料、法、環環節進行詳細分析[3],找出各類別所有可能的影響因素。將找出的各因素進行歸類、整理,明確其從屬關系,再驗證各個重要因素的影響程度。

圖2 魚骨圖分析潛在原因

2.1 “人”的因素

生產時,生產人員按照標準作業指導書操作,連續審計50臺后部下車體的生產過程均未發現異常情況。每10臺后部下車體抽檢1臺進行測量,零件尺寸與故障件問題一致,據此判斷排除“人”的因素。

2.2 “機”的因素

分析“機”的主要可能影響因素包括工裝、感應器、機器人[4]。工裝定位滿足圖紙定位策略的要求,并使用三坐標逐一對定位銷、定位面檢測確認,工裝定位準確、合理[5]。工裝夾緊后,使用塞尺確認,工裝夾頭夾緊后貼合零件,零件裝件完成后通過感應器可以確認零件放置到位[6],未發現異常情況。后部下車體的生產線焊接全部采用機器人焊接,可以保證焊接一致性。連續審計50臺后部下車體生產過程中工裝、感應器、機器人狀態均未發現異常情況。每10臺后部下車體抽檢1臺進行測量,零件尺寸與故障件問題一致,據此判斷排除“機”的因素。

2.3 “料”的因素

對產品配合關系進行分析,此位置Z向尺寸相關聯的零件有5種:后地板、后地板橫梁一焊合件、后地板橫梁二焊合件、左/右后大梁前加強板焊合件,對零件及其配合關系展示如圖3所示。對零件在后部下車體上的影響進行逐一分析。

圖3 問題位置高相關零件及其配合關系展示

2.3.1 后地板

后部下車體前端Z向高直接表現為后地板前端Z向高。通過對后地板的檢測,確認滿足產品形位公差±0.5 mm的要求。故后地板對后部下車體前端Z向高問題無影響。

2.3.2 后地板橫梁一焊合件

后地板橫梁一焊合件與后地板前端配合[7],直接影響到后地板前端Z向尺寸。后地板橫梁一焊合件與后地板有三個較大的型面配合,任何一個型面都直接關系到Z向型面尺寸。驗證方案如下:

1) 方案一,檢具測量后地板橫梁一焊合件尺寸。經檢具測量,后地板橫梁一焊合件與后地板前端配合的斜面尺寸不合格,標準為(3±0.5)mm,實測為2.2～3.3 mm。此處型面與后地板前端側面配合,間隙小直接與后地板干涉,導致后地板無法正常落到位,Z向偏高。

2) 方案二,涂抹紅丹尋找裝配干涉點。經多次涂紅丹配合驗證,發現后地板橫梁一焊合件與后地板配合存在多處干涉點。

將以上兩個方案找出的問題點進行返修,將檢具測量點返修至2.5～3.5 mm范圍內,同時返修消除干涉點,重新焊接總成。后地板Z向間隙明顯改善,其中測點2至5、測點13至16有較大改善。數據詳見表2。

表2 后地板橫梁一焊合件返修后測量數據

故后地板橫梁一焊合件對后部下車體前端Z向高問題有較大影響。整改方案為整改后地板橫梁一焊合件尺寸不合位置,使其滿足圖紙要求,適配零件[8]尺寸以消除干涉。

2.3.3 后地板橫梁二焊合件

后地板橫梁二位于后部下車體前端,該零件對后地板前端Z向尺寸會有一定影響,位置及配合關系如圖3所示。如橫梁二焊合件Z向高會將后地板頂起從而引起后地板前端Z向偏高。驗證方案如下:

1) 方案一,檢具測量后部下車體上后地板橫梁二焊合件的型面尺寸。經檢具確認在后地板橫梁二型面測點的狀態合格或者Z向偏低,不會引起后地板Z向偏高的問題。

2) 方案二,涂抹紅丹尋找配合干涉點。利用涂抹紅丹方式確定后地板橫梁二焊合件與后地板的干涉點,涂抹紅丹垂直放置后地板焊合件后發現存在兩個輕微干涉點。去除干涉點后焊接成后部下車體,重新檢測后測量數據與未去除干涉點的狀態基本一致,確認該干涉點對后地板前端Z向無影響。

經上述驗證方案確認,后地板橫梁二焊合件對后部下車體前端Z向高問題無影響。

2.3.4 左/右后大梁前加強板焊合件

左/右后大梁前加強板焊合件配合關系如圖3所示。左/右后大梁加強板焊合件前端Z向直接與后地板配合,Z向型面間隙尺寸將直接影響后地板前端Z向尺寸。前端直角位置處Z向尺寸間接影響后地板,因此位置與后地板橫梁一焊合件配合,若尺寸不合,會將后地板橫梁一焊合件頂高,從而間接影響后地板Z向高度[9]。

經對左/右后大梁前加強板焊合件上檢具檢測后確認,前端與左/右后大梁配合型面Z向檢具間隙為3.5～4.5 mm(標準為3 mm±0.5 mm),而且零件主定位孔存在偏差,導致定位孔入銷困難。左/右后大梁前加強板焊合件的尺寸不合對后地板的影響關系分析如圖4所示,其檢具間隙偏大會直接導致生產時與后地板配合干涉,使后地板落不到底,Z向偏高。驗證方案為對檢測不合格型面進行手工矯合后重新焊接總成進行測量,后部下車體Z向尺寸有較大改善,測量結果見表3。

表3 左/右后大梁前加強板焊合件返修后測量數據

圖4 左/右后大梁前加強板焊合件的影響分析

左/右后大梁前加強板焊合件與后地板橫梁一焊合件干涉點消除后,對應位置(測點6至12)有0.4～2.6 mm改善;左/右后大梁前加強板焊合件與左/右后大梁配合面矯合后,測點1至5的尺寸有0.4～3.6 mm的改善,測點13至17的尺寸有1.7～6.0 mm的改善;左側Z向偏差最大位置測點4由9.6 mm降低到6.2 mm,右側Z向偏差最大位置測點14由14.1 mm降低到8.5 mm。

綜上分析得知,左/右后大梁前加強板焊合件對后部下車體前端Z向高問題有明顯影響。整改方案為整改尺寸不合位置使其滿足圖紙要求。

對“料”的因素分析總結如下:后地板橫梁一焊合件、左/右后大梁前加強板焊合件三個零件對后部下車體前端Z向高問題都有較大影響。按前面驗證情況得出的結論進行整改或適配。

2.4 “法”的因素

在對焊接質量和產品尺寸綜合考慮的基礎上,在產品開發初期即對焊接位置、焊接參數和焊接順序進行調整驗證[10]。目前已調整至最優狀態。后續再做優化僅針對生產效率方面,故“法”不作為重點分析項。

2.5 “環”的因素

生產環境的溫度、濕度等對產品尺寸影響驗證如下:在不同溫度和濕度的環境下,分5批次生產驗證,每批抽檢3臺進檢具測量,與故障件問題一致,據此排除“環”的因素。

3 整改措施及效果

后部下車體前端Z向高問題,分別從人、機、料、法、環環節進行分析,確定主要影響因素為:后地板橫梁一焊合件型面尺寸、左/右后大梁前加強板焊合件的型面尺寸。

3.1 后地板橫梁一焊合件整改措施

后地板橫梁一焊合件的原標準為(3±0.5)mm,因尺寸調整合格后局部位置仍存在干涉,故調整此位置的標準為(2.5±0.5)mm,標準調整前后圖紙要求如圖5所示。

圖5 后地板橫梁一焊合件型面適配要求

3.2 左/右后大梁前加強板焊合件整改措施

整改左/右后大梁前加強板焊合件的關鍵型面尺寸,以符合產品圖紙要求的(3±0.5)mm,型面要求如圖6所示。

圖6 左/右后大梁前加強板焊合件型面要求

3.3 整改效果

經模具研配[11],后地板橫梁一焊合件、左/右后大梁前加強板焊合件型面整改至滿足圖紙及適配要求。后部下車體前端Z向測點,整改前實測為4.3～14.1 mm。整改后數據見表4,實測為4.3～5.9 mm,最大偏差值由9.1 mm減小到0.9 mm,此區域測點合格率由11.8%提高到88.2%,滿足顧客的要求(合格率≥85%),且經過顧客端白車身焊接驗證確認,對其尺寸及強度的不利影響已消除,問題得以解決。

表4 后部下車體前端Z向高問題整改完成后實測數據

4 結 論

對于汽車白車身生產過程出現的Z向高的問題[12],通過對人、機、料、法、環環節進行全面分析,并經過實踐檢驗,得出對產品尺寸影響最為關鍵的是“料”的因素的結論。問題分析及解決方法總結如下:

1) 逐一列出與問題相關的零件,確定對問題點有影響的型面尺寸并分析影響方向,注意間接影響點。

2) 通過檢具逐一檢測零件是否滿足圖紙要求;不合格位置進行手工矯合后驗證,對比數據變化情況,確認不合格位置對問題是否有影響,以確定產生問題的關鍵零件及關鍵位置。

3) 在零件尺寸整改滿足圖紙要求后進行生產驗證,如問題未完全解決,可適當調整尺寸要求。如在前期分析驗證過程中已確認產品滿足圖紙要求但不能完全解決的情況下,可直接調整圖紙要求,適配零件尺寸至合理范圍。

4) 總結同類型問題解決經驗,在后續車型開發中,進行尺寸鏈設計時對影響Z向尺寸直接相關零件(如后地板橫梁一焊合件)采用偏公差,對影響Z向尺寸間接相關零件(如左/右后大梁前加強板焊合件)采用對稱公差。提前識別關鍵位置,在保證產品合格率的同時重點監控關鍵位置。按此經驗優化開發的兩款新產品時,其對應測點合格率為88%以上,相近位置測量數據最大偏差值為0.9～1.0 mm,符合顧客的要求(合格率≥85%),故此類方法可解決類似的Z向高問題。