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[车身] 白车身尺寸偏差分析与控制

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发表于 15-7-2015 20:21:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  焊装车间作为整车四大工艺中重要的一环,其白车身制造质量的好坏直接影响到整车性能的优劣,同时也影响到客户的直观感受。白车身尺寸精度是保证整车零部件装配精度的基础,本文对车身尺寸精度偏差进行了分析,并介绍了相关的控制措施。
  白车身是由多达上百个具有复杂空间形面的钣金件,通过一系列工装装配、焊接而成(AP1X车型焊点有5?000多个),且生产批量大、节奏快。白车身的制造过程复杂,影响因素众多,其制造尺寸精度取决于各方面因素的综合作用,主要包含有零件状态、工装夹具、操作过程以及测量过程等几个方面(见图1)。
  

  零件状态
  1.零件尺寸偏差
  每个零件产品都会给出详细的技术要求,包含零件孔、线和面的尺寸公差以及形位公差、轮廓公差等,根据零件不同的用途,各公差也不尽相同。零件如果不满足产品的设计图样要求(尺寸超差),就会造成总成件尺寸的偏差。
  零件尺寸偏差出现在冲压阶段,主要影响因素由冲压工序之间定位因素、冲压模具制造精度、冲压模具磨损及冲压机床参数变化等四方面构成。为此需采取如下措施:
  (1)在模具设计初期,冲压件各工序的定位基准必须要保证统一。
  (2)模具(拉延模、切边模和翻边整形模等)的部件结构及用材须满足相关技术要求。
  (3)定期对模具进行检查维护,及时清除模膛里的杂物。
  (4)每天开班前检查冲压机床的参数,保证符合工艺文件规定的参数要求。
  (5)开班时,模具冲压出来的首个零件需要用检具进行尺寸测量,班中进行一定频次的抽查测量。
  

  2.零件变形
  零件变形是引起尺寸偏差的又一因素,主要问题出现在零件的周转、包装运输过程。工人操作不当产生磕碰、周转和运输料架设计不合理以及转运过程不平稳等,都会产生零件的变形。部分零件变形状态是人无法通过目测识别的,即使能够识别修复也无法完全恢复至设计尺寸,造成车身尺寸偏差。所以,应结合零件的特点合理设计料架形式和运输方式,操作工岗前必须经过严格培训,以消除此类零件偏差。
  工装夹具
  工装夹具是保证白车身尺寸精度的最重要因素,其作用是保证所要焊接零件之间的相对位置和焊接件的尺寸精度,减少装焊过程中的变形,保证产品的一致性,提高装焊效率。焊接夹具主要由夹具体、定位单元和夹紧单元构成(见图2),工艺过程为装配(定位和夹紧)、焊接和取件,工装夹具在设计、制造、调试及使用维护等各个环节都存在产生尺寸误差的因素。
  1.设计阶段
  夹具设计首先要保证产品GDT图样的要求(冲压件、焊接件和装配件都采用统一的定位基准),同时需要满足MCP(关键控制点)要求。MCP完全包含GDT,但又不等于GDT,按照“3+2+1”原则。GDT仅考虑零件最少约束条件,以真实反映零件状态;工装夹具的定位必须使用过定位,因为工装夹具与检具、测量支架的工作状态不同,其在焊接生产过程中存在焊枪的作用力等,导致零件容易变形、滑移,进而影响零件之间的相对位置。所以,工装夹具上需要额外增加过定位,这些定位在产品GDT图样中并不存在,必须在MCP文件中进行规范的标识。
  夹具设计时要求每个定位方向均可单独调节(包括定位销、定位块和压头),且所有的定位调整方向(垫片的调节方向)与车身坐标方向保持一致,根据夹具的加工精度调整垫片的设计总厚度为3mm或5mm(每片厚度分别为2mm、1mm、0.5mm、0.2mm或0.1mm);对于需要控制钢板间隙的压头、翻转定位销、运动定位块以及特殊情况下的运动定位销都必须使用V型或者U型限位块,确保位置精度。
  

  夹具底板必须要留有圆孔作为夹具测量的基准点,基准孔尽量分布在夹具的4个角上,并且成矩形分布,其圆心的连线形成的矩形尽可能将夹具上所有的定位块、定位销包围。
  设计时同时还要考虑操作工良好的操作性和焊枪焊接可达性,尽量在夹具夹紧状态下进行焊接作业,避免焊接变形。
  2.制造阶段
  对于制造要求,一般装焊夹具是整体式底板,其平面度必须符合如表所示的要求,其安装水平度必须控制在0.1mm/m范围内;底板上基准孔的位置精度为±0.02mm(基准孔之间的距离超过4m的基准孔位置精度为±0.06mm)。
  一般工装夹具的定位块的加工精度要求为±0.1mm;位置精度为±0.1mm;材料要求采用45#钢,热处理硬度35~40HRC,表面发黑处理。定位销外径的公称尺寸为其定位零件的孔径名义尺寸,其制造尺寸精度要求为(-0.1mm,-0.15mm);位置精度为±0.1mm;加工表面粗糙度为1.6mm;材料要求采用16mnCr钢,热处理硬度达50~55HRC,表面发黑处理。夹具运动定位机构的重复性精度要求不大于0.05mm,定位重复性差值不大于0.3mm。
  夹具上每个压臂的压紧顺序需单独可调,零件如果采用2定位销定位,则定位销必须先到位后零件才能被压紧,零件如果采用“1定位销+1面+3面”定位,则定位销必须先到位,接着“1面”被夹紧,最后“3面”被夹紧。
  夹具制造完成要进行夹具精度标定,并出具合格的三坐标测量报告,一般夹具基准孔的测量误差必须控制在±0.05mm范围内。如基准孔之间距离超过4m,则其测量误差必须控制在±0.08mm范围内,否则所建坐标系被视为无效。底板尺寸超过4m的夹具必须使用激光测量,不允许使用关节臂测量。
  

  3.调试阶段
  焊接夹具进厂后,需要对夹具进行三坐标复测,避免由于包装运输过程中磕碰而导致的尺寸偏离,不允许使用最佳拟合方法建立坐标系,要求所有的夹具采用“3-2-1”方法建立坐标系。
  夹具调试时,如果需要调整定位面或定位销,必须要填写相关的垫片调整记录,确保可追溯性。同时,为了保证夹具运动定位机构的重复性精度,还要对定位焊夹具做重复性验证,通常情况下,零件被定位夹紧固定后,在零件的匹配面打直径为5.0mm的孔,然后打开夹紧取出零件,再将零件放入工位夹紧(必须按设计的动作顺序夹紧、打开);测量孔的直径并记录,反复打开夹紧5次,并记录测量值,焊接完成后再测量1次。如果测量数据不满足要求(孔的偏差不得大于0.3mm),需要分析改造夹具,严重的要重新制作,确保工装批量生产时装配尺寸的一致性。
  

  操作过程
  操作过程因素主要包括班前TPM检查、零件装配、夹具开合以及焊接顺序、姿态等几方面。在非自动化制造中,操作过程标准化是控制过程尺寸偏差的有效手段,操作工根据SOS/JIS标准作业单操作,可以将人工操作的不一致、不稳定性降至最低(见图3)。
  操作工在上岗前需要根据TPM检查表对夹具逐一进行点检:检查定位块、夹头是否有磨损、变形和松动;检查定位销是否松动、磨损;检查同步序气缸夹爪夹紧时的一致性;检查各部件紧固螺栓标注记号是否偏移;检查各部位气管及接头是否漏气。定期对夹具进行维护,及时更换磨损的定位块和定位销。
  零件上件顺序和夹头夹紧先后顺序,必须要满足设计、工艺要求,同时操作工要目检零件是否放置到位,夹头是否夹紧到位;焊接过程中,在标准作业单上对焊点的位置、数量、间距和点焊顺序做明确规定,并且要求操作工严格执行。
  操作人员的操作手法也会对车身尺寸产生影响。如焊枪电极杆与被焊零件的角度不垂直,易引起焊点扭曲和焊接变形;焊枪电极臂因位置不当而接触到临近位置的零件边缘,易引起焊接分流和零件变形。所以,在工装设计和后期调试优化过程中,应充分考虑到焊接设备的可操作性,操作工须经过培训才能上岗。
  测量过程
  车身尺寸偏差情况需要通过测量过程得到验证,只有尺寸测量准确,才能以此为基础指导后续的分析、整改措施的落实。测量对象有工装夹具、单件、分总成和车身骨架等;测量手段包括专用检具、三坐标测量机和测量尺规等。
  我公司要求对焊接夹具的定位面、定位销定期进行三坐标检测,关键夹具6个月检测一次,定位焊夹具12个月检测一次,补焊夹具36个月检测一次,以确保夹具定位的准确度。对于已投产的批量生产车型,要求每班次三坐标测量一台白车身;如果是小批量试生产阶段,要求每个批次测量1~2台。
  为了提升产品质量过程控制能力,完善公司质量监控体系,提升自主品牌的质量核心竞争力,公司引进了在线测量系统(见图4),在白车身补焊线末端设置一个工位,安装在线测量设备(车身底板下部区域设置固定测头,其他区域机器人携带柔性测头),利用“4组柔性测头+8组固定测头”的组合实施混合测量方案,对通过该工位的白车身尺寸进行100%测量,所有测量数据实时监控,尺寸超差系统会自动报警,再由尺寸工程师分析处理。该系统主要具备以下功能:监控白车身关键尺寸突变和波动;实时监控物料、工装、设备和人员班次变化;增加总装匹配问题的分析手段;持续降低CII指数,提高白车身制造稳定性。
  结语
  综上所述,从产品开发到制造出白车身是一个相当复杂的过程,涉及到的工艺种类繁多,各个环节相互影响、相互制约。我们必须要对每一个环节进行分析,严格把关,寻找其内在的规律,制定合理的质量管理方法,采用先进的测量设备和手段进行综合控制。只有这样,才能保证白车身具有良好和稳定的尺寸质量。
  

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    不错不错。
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    发表于 20-8-2015 23:16:17 | 显示全部楼层
    非常好的资料,谢谢
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    发表于 21-8-2015 10:18:36 | 显示全部楼层
    今天又重新学习了一遍
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    发表于 5-9-2015 12:09:06 | 显示全部楼层
    学习了,谢谢分享
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    发表于 28-9-2015 09:25:30 | 显示全部楼层
    写得比较详细,有帮助,谢谢~
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  • TA的每日心情

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    发表于 21-10-2015 13:45:35 | 显示全部楼层
    值得借鉴学习
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    发表于 22-10-2015 18:19:06 | 显示全部楼层
    不错 再次学习一遍
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  • TA的每日心情
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    发表于 2-11-2015 15:42:19 | 显示全部楼层
    学习了~~~~~很好的东西 多谢楼主分享
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    发表于 4-11-2015 14:35:01 来自手机 | 显示全部楼层
    挺好,我正在学习
    来自: 微社区
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    发表于 18-11-2015 19:30:11 | 显示全部楼层
    不错太好了,
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    发表于 18-11-2015 19:32:43 | 显示全部楼层
    你好楼住,我想了解一下前机舱工习要求,怎么才能控制好他的公差,
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    发表于 18-11-2015 19:34:39 | 显示全部楼层
    前机舱在焊接的时候怎样才能保证它的公差,
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    发表于 18-11-2015 19:35:13 | 显示全部楼层
    谢谢大家了
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  • TA的每日心情
    郁闷
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    发表于 25-11-2015 11:10:55 | 显示全部楼层
    谢谢楼主11111111111111111111
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