車身尺寸控制方法

車身尺寸控制方法汽車車身尺寸控制是汽車生產(chǎn)的重要質(zhì)量控制項(xiàng)目，也是一個(gè)系統(tǒng)工程，其控制能力綜合反映了一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量控制水平，因此是汽車制造企業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)。江鈴全順工廠結(jié)合自身產(chǎn)品的特點(diǎn)，通過不斷地總結(jié)和探索找到了一個(gè)適合自己的車身尺寸控制方法，即抓住根本，控制車身的變差源。

汽車制造四大工藝中沖壓和焊接是基礎(chǔ)，是整車質(zhì)量的保證。在沖壓焊裝的前期工藝規(guī)劃中，零件模具和車身焊接夾具以及生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)又是車身尺寸控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)工裝模夾具時(shí)，不僅要考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)，還必須要熟悉產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，了解鈑金件變形特點(diǎn)，掌握沖壓、涂裝以及總裝工藝的諸多要求，通曉零部件裝配精度及公差分配。只有做到這些，才能對模夾具進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì)，滿足生產(chǎn)制造要求，達(dá)到車身尺寸質(zhì)量要求。下面結(jié)合全順工廠的經(jīng)驗(yàn)談?wù)勡嚿沓叽绲目刂品椒āD1

車身尺寸變差魚骨分析變差的來源

由于所有制造過程在人員、機(jī)器、材料、方法、環(huán)境以及測量方面都存在變動(dòng)因素(如圖1所示),所以車身尺寸的變差不可避免，在制造上也就有了公差的概念，公差的大小、過程能力的高低取決于控制變差能力的大小，這也具體反映了車身制造的質(zhì)量水平。經(jīng)歷過多次新產(chǎn)品開發(fā)流程，我們總結(jié)了6方面造成車身尺寸變差的權(quán)重：材料占45%，機(jī)器占30%，人員和方法占20%，環(huán)境和測量占5%。沖壓件在投產(chǎn)階段對車身尺寸影響非常大，具體如表1所示?？刂谱儾钤?/p>

在車身開發(fā)階段，有4個(gè)階段會對車身尺寸產(chǎn)生較大影響，分別為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝開發(fā)、試生產(chǎn)及批量生產(chǎn)，各階段產(chǎn)生的影響程度和側(cè)重點(diǎn)不同。要控制變差源，開發(fā)階段控制占70%，過程控制占30%。在開發(fā)階段，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝開發(fā)尤為重要。首先，要建立車身統(tǒng)一基準(zhǔn)系統(tǒng)，用于統(tǒng)一從沖壓件、零件檢具、焊接總成、白車身裝配，到總裝裝配的主定位基準(zhǔn)原則，建立MCP(MasterControlPoint)清單，便于沖壓、焊接、總裝工藝在開發(fā)定位工裝時(shí)協(xié)調(diào)一致，避免因工序定位選擇不同而產(chǎn)生偏差。其次，產(chǎn)品設(shè)計(jì)要避免沖壓成形工藝過于復(fù)雜，減少?zèng)_壓回彈和零件干涉現(xiàn)象，模夾具設(shè)計(jì)定位必須可靠，如夾具定位孔必須選擇傳遞沖壓的主定位孔，定位面必須選取沖壓件的可靠面。再次,工裝設(shè)計(jì)時(shí)要便于員工取放料，易于操作和維護(hù)，以防生產(chǎn)過程中因人機(jī)工程問題造成的尺寸變差。表1

車身尺寸合格率與材料狀態(tài)的對照考慮到車身鈑金件回彈，形狀不規(guī)則，材質(zhì)及沖壓工藝的影響，車身夾具都采用過定位設(shè)計(jì)以校正零件變形，而且定位夾緊單元都設(shè)計(jì)成三維或二維方向可調(diào)以適應(yīng)零件變化。一般來說，車身夾具設(shè)計(jì)遵循的原則為：

1.對單個(gè)工件一般用二銷二型面的“定位－夾緊”穩(wěn)定原則。實(shí)質(zhì)上二銷確定了X，Y向，二型面則強(qiáng)化確定了Z向。對特別大的工件，考慮到鈑金彈性件可適當(dāng)增加銷與型面的“定位夾緊”，以增加局部區(qū)域的穩(wěn)定性。

2.定位尺寸一致性傳遞原則，即不同工序不同夾具的定位尺寸應(yīng)一致。

3.焊點(diǎn)可視原則。

4.以大尺寸、復(fù)雜零部件為先導(dǎo)，其余零件隨后裝上夾具，即逐次“定位－夾緊”。

5.定位銷精度±0.05mm，定位面精度±0.2mm。

在試生產(chǎn)前，工裝夾具的安裝非常重要，只有合格的工裝才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。夾具安裝到位后，需使用測量設(shè)備(如激光跟蹤儀)對所有定位孔面進(jìn)行全尺寸測量，建立完備的定位基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，便于生產(chǎn)期間的車身尺寸協(xié)調(diào)。一般工裝到位后的試生產(chǎn)需要維持6個(gè)月，以滿足投產(chǎn)不同階段的質(zhì)量控制目標(biāo)。試生產(chǎn)階段主要是解決實(shí)際零件和工裝夾具的匹配協(xié)調(diào)性，同時(shí)解決操作過程中的實(shí)際困難，直到到達(dá)設(shè)計(jì)要求的節(jié)拍以及質(zhì)量目標(biāo)才可轉(zhuǎn)入到批量生產(chǎn)。圖2

投產(chǎn)各階段車身尺寸合格率及偏差大小和分布區(qū)域試生產(chǎn)階段需要準(zhǔn)備產(chǎn)品數(shù)模、模夾具數(shù)模、MCP主定位清單、零件設(shè)變清單、焊接工藝卡、產(chǎn)品檢具、總裝裝車問題清單以及夾具調(diào)整記錄表等相關(guān)文件，便于及時(shí)在現(xiàn)場排查機(jī)器和材料的狀態(tài)。

進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，主要是加強(qiáng)工藝和工裝夾具的管理。首先保證操作完全執(zhí)行工藝文件，同時(shí)工裝夾具的定位必須定期監(jiān)控，及時(shí)維護(hù)模夾具定位的松動(dòng)和磨損，保證定位系統(tǒng)完好。

最后要考慮環(huán)境和測量的影響，在惡劣環(huán)境下氣溫高低差會達(dá)到30°，定位會產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象而影響尺寸。另外，測量系統(tǒng)必須做測量系統(tǒng)分析，同時(shí)還要保證測量定位基準(zhǔn)與制造夾具的定位基準(zhǔn)一致。表2

車身尺寸不合格點(diǎn)的分類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的收集和分析方法

車身尺寸數(shù)據(jù)獲取的方式很多，最常用的是通過三坐標(biāo)測量系統(tǒng)，檢具、PCF和UCF等工具都可以檢測出實(shí)際車身及零部件相對于設(shè)計(jì)數(shù)模的符合性，再對比開發(fā)初期就制定好的各測量點(diǎn)公差帶以及合格率的要求，從而判定車身尺寸的合格率。

基于三坐標(biāo)測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，我們每一臺車身可以得到多則上千少則數(shù)百的整車測量點(diǎn)數(shù)據(jù)，但是逐個(gè)分析沒有可能也不必要。目前，我們的做法是：先統(tǒng)計(jì)不合格點(diǎn)的狀態(tài)，然后在數(shù)據(jù)穩(wěn)定的情況下對生產(chǎn)過程進(jìn)行確認(rèn)并整改。我們現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)是關(guān)注不合格點(diǎn)的超差情況和分布，同時(shí)計(jì)算一些總裝和顧客關(guān)注的需要控制的點(diǎn)的過程能力(CP)，通過部分代表的點(diǎn)反映整個(gè)車身的質(zhì)量狀態(tài)。

1.數(shù)據(jù)的分類整理及分析

在實(shí)際工作中，初步數(shù)據(jù)整理一般把車身分為5大塊：前門洞、前風(fēng)窗框、后門洞、側(cè)拉門洞以及車身前部（如表2所示）。通過跟蹤每一臺車的不合格點(diǎn)，把其記錄到表2中所列的不同區(qū)塊，并記錄偏離理論值的偏差，偏差小于1mm的標(biāo)注綠色，大于1mm但小于2mm的標(biāo)注為黃色，大于2mm的標(biāo)注為紅色，通過數(shù)據(jù)的不斷積累，可得出各階段不合格點(diǎn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)（如圖2所示）。通過表2、圖2我們能了解到不合格點(diǎn)的變化趨勢和集中的區(qū)域，方便關(guān)注重點(diǎn)，同時(shí)知道不合格點(diǎn)超差的范圍，提高緊急度響應(yīng)。

2.數(shù)據(jù)CTQ分析

CTQ即關(guān)鍵質(zhì)量控制，是車身尺寸的能力指標(biāo)，其分析方法是：選取車身上與裝配相關(guān)的孔的測量點(diǎn)，（如在開發(fā)工裝夾具時(shí)，我們非常關(guān)注：前風(fēng)窗框、門洞尺寸、發(fā)動(dòng)機(jī)裝配孔、前后懸吊裝配孔、前后燈具總成件裝配孔位、頂蓋裝配尺寸、儀表板裝配孔等)，按照顧客關(guān)注的特性分別建立子系統(tǒng)單元，約20個(gè)左右，每個(gè)子系統(tǒng)包含若干個(gè)相關(guān)的車身尺寸數(shù)據(jù)點(diǎn)。以儀表板裝配子系統(tǒng)為例，把總裝裝配儀表板的10個(gè)安裝孔的測量數(shù)據(jù)作為一個(gè)系統(tǒng)，分別計(jì)算這10個(gè)孔測量數(shù)據(jù)的過程能力(CP)，然后按照一個(gè)科學(xué)的判定原則綜合判定，得出儀表板子系統(tǒng)綜合裝配能力：綠色為過程能力強(qiáng)，紅色表示過程能力不足需持續(xù)改進(jìn)。子系統(tǒng)判定原則為：在子系統(tǒng)所有點(diǎn)的CP>1.33的數(shù)據(jù)必須≥50%和CP>1的數(shù)據(jù)必須≥80%兩種情況同時(shí)滿足時(shí)呈現(xiàn)綠色；在CP<1的>50%時(shí),該項(xiàng)目為紅色；不在這兩種情況中的則顯示黃色。圖3全順工廠CTQ整改趨勢圖3是全順工廠運(yùn)用CTQ長期跟蹤相關(guān)子系統(tǒng)的趨勢，非常直觀地反映了過程能力。該分析系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，直觀有效地分析出問題所在和過程能力整體趨勢，與三坐標(biāo)整體報(bào)告互補(bǔ)，三坐標(biāo)尺寸報(bào)告反饋車身尺寸宏觀狀況和整車尺寸合格率，CTQ分析反映具體的裝配效率和能力。

3.檢具PCF/UCF/BlueBuck分析

以上是基于三坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)的分析，主要在歐系車型上采用，日系車型喜歡采用各類檢具測量分析系統(tǒng)，有分總成協(xié)調(diào)檢具(PCF)，裝配零件協(xié)調(diào)檢具(UCF)，甚至是標(biāo)準(zhǔn)車身檢具(BlueBuck)，而不喜歡研究三坐標(biāo)的數(shù)據(jù)。三坐標(biāo)數(shù)據(jù)的分析和判斷要求工程師對產(chǎn)品、夾具和工藝過程都非常了解，而檢具測量系統(tǒng)只需對操作人員做簡單的培訓(xùn)即可。PCF的使用是將零件放在檢具上面，通過塞尺來測量判斷零部件是否合格。UCF是將零件裝配在檢具上，通過測量和標(biāo)準(zhǔn)檢具仿體的對比來判斷每個(gè)裝配件的對錯(cuò)。

在檢具測量的基礎(chǔ)上，目前新發(fā)展出來的綜合檢具測量系統(tǒng)十分有借鑒意義，其在車身上可以模擬總裝的所有裝配零件，且判斷簡單，只有通過或不通過。如在車身上裝配一個(gè)座椅，總裝要裝配四個(gè)螺栓，模擬檢具就插三個(gè)插銷，可以插入表示通過，否則不通過。

車身尺寸合格率=所有檢具可通過的插銷數(shù)量/所有檢具的插銷數(shù)量×100%

這種方法能充分反映總裝的裝配需求，操作判斷都很簡單,是一種測量系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，比三坐標(biāo)測量系統(tǒng)更為實(shí)用，惟一的缺點(diǎn)是只能針對單一車型，不能柔性測量。

車身尺寸變差整改

數(shù)據(jù)收集和分析可以確定問題所在，并找出問題出現(xiàn)的根本原因。通過工程師的簡單確認(rèn)，基本可以排除或糾正人員和方法兩方面的影響，之后，再用檢具檢查沖壓件。用PCF和UCF檢查對應(yīng)的分總成，分別記錄數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)車身數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，首先檢查問題點(diǎn)焊接夾具定位面、定位銷的位置精度，記錄偏離值并判斷是否與問題的趨勢一致，如果一致先調(diào)整到理論位置。其次將零件置于夾具之上，觀察零件與定位面和定位銷的對應(yīng)狀況，調(diào)整確保零件與定位面之間無干涉部位。再次，檢查零件在夾具上定位后是否有轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)現(xiàn)象，記錄定位銷與零件孔的對應(yīng)尺寸，結(jié)合材料檢測數(shù)據(jù)和車身的尺寸數(shù)據(jù)分析結(jié)果，形成對定位銷和面的整改措施。原則上，材料有問題先整改材料，然后整改機(jī)器(焊接夾具)，但實(shí)際上只要材料狀態(tài)保持穩(wěn)定，很多車身尺寸問題都是通過夾具整改完成的，因?yàn)閵A具整改相對來說更有效率也更經(jīng)濟(jì)。

車身尺寸在開發(fā)完成進(jìn)入批量生產(chǎn)一段時(shí)期以后，材料和機(jī)器也相對穩(wěn)定，這時(shí)只要定期檢測材料和機(jī)器的狀態(tài)，及時(shí)維護(hù)保持穩(wěn)定就可以了，同時(shí)需要把精