简析汽车白车身尺寸精度控制方法

简析汽车白车身尺寸精度控制方法
作者：杨凤兵
来源：《时代汽车》 2017年第13期
杨凤兵
上汽大众汽车有限公司仪征分公司江苏省扬州市211400
摘要：汽车车身是整车最重要的构成部分，车身尺寸的制造质量将对整车的外观、性能等造成最直观的影响。

随着国内汽车市场竞争逐渐激烈，汽车产品质量不断提高，生产制造时
间缩短，车身尺寸质量控制已经成了很多汽车制造企业关注的焦点。

为提高汽车产品质量，保
证制造过程的顺利进行，必须对车身的尺寸精度进行有效控制。

文中列出了白车身尺寸精度影
响因素、检测手段、控制方法。

还结合实例描述了车身制造尺寸精度控制方法，为车身尺寸精
度控制提供了有效解决方案。

关键词：车身制造；车身尺寸；三坐标测量；控制方法
1 引言
随着国内经济的迅速发展，人们生活水平普遍提高，汽车保有量稳步提升。

汽车厂商为吸
引广大消费者眼球，都在积极对汽车进行更新设计，但大多数的情况是对车身结构进行改变，
其余部件基本没有太大的改变。

如果车身设计不合理，尺寸不合格，将对整车造成非常大的影响！整车制造质量的水平包括：尺寸精度、焊接和外观匹配质量等几方面。

而白车身尺寸精度
是保证整车零部件装配的基础。

车身制造涉及冲压和焊接工艺、尺寸和表面质量控制等。

白车
身制造技术水平已经成为衡量汽车企业制造水平的重要标志。

车身制造过程复杂影响因素众多，整车制造尺寸精度取决于各方面综合因素的共同作用。

2 车身尺寸质量控制意义
车身是整车的主体框架，车身上会装配成百上千个部件，是各个零件的载体，制造工艺复杂。

车身尺寸质量控制非常重要！车身尺寸质量控制技术最能体现一个汽车制造企业的综合实力。

车身尺寸精度会直接影响到汽车出厂之后的外观及各个部件的性能。

如果出现质量问题将
会影响汽车使用者的使用体验，会对汽车生产企业造成不良影响，并影响该汽车品牌未来发展。

为打造出优秀的汽车品牌，提高国产汽车品牌质量，必须对车身尺寸精度进行控制，以提高我
国汽车制造企业的制造水平。

3 车身尺寸精度影响因素
车身是由很多的冲压件经上百条流水线焊接组合而成。

全部冲压件的定位点超过上千个，
焊点超过四千，且车身的装配不属于同一层次结构的装配，每个环节都有各自的层次结构。

影
响车身制造尺寸的因素有很多。

就制造过程而言包含：零件状态、工装夹具、操作过程、测量
过程等几方面。

3.1 零件偏差
车身焊装零件基本全部为冲压件，它主要分为两类，一类是表面的外覆盖件，另外一类是
内部结构冲压件。

其形状都非常复杂，而且都需要达到标准的精度要求。

其生产制造会经过冲压、剪切、弯曲、拉伸、扩张、翻边等多个不同工艺流程。

必须要按照图纸标准进行设计。

冲
压件在包装和运输过程引起的变形是产生尺寸偏差的一个因素。

变形无法通过目测识别。

即使
修复也无法完全恢复至设计尺寸状态，需结合零件的特点合理设计包装运输方式，以消除此类
零件偏差。

冲压件回弹问题是影响冲压件尺寸的最大因素。

板材经冲压之后会产生应力变形，
其形状和尺寸都产生了变化。

上述原因都是由冲压件模具、人为操作或者冲压机械的问题引起的。

想保证冲压件的尺寸精度，就要利用三坐标测量仪参照零件图纸进行常规的检测，以确认
冲压件是否符合图纸设计要求。

3.2 工装夹具
工装夹具是保证车身零件焊接质量的定位和装配载体。

车身主要由薄板冲压件焊接组成，
按照“321”定位原理来设计车身焊接夹具已经不适用，第一基面上定位点数目应大于3。

零件
的定位效果不仅取决于定位点数目，还取决于定位点分布形式。

在车身生产制造过程中，工装
夹具的材料性能、结构设计、夹具与零件的匹配情况都将影响到工装夹具长期使用的尺寸精度。

3.3 操作过程
在非自动化线制造过程中，控制过程偏差最有效手段是实施操作过程标准化，实施标准化
操作后，人工操作的不一致、不稳定、不确定性将会降至最低。

在V车型投产初期，车顶总成前、后横梁Z向尺寸波动较大。

分析发现车顶总成与盖横梁内外板匹配面上共有44个焊点，焊点的焊接顺序显著影响了车顶与横梁匹配尺寸精度。

通过对焊点焊接顺序进行调整和优化，此
处尺寸偏差以及尺寸稳定性得到了有效改善和控制。

在V车型尺寸监控中还发现：行李箱开口两侧翻边区域Z向尺寸波动较大。

经分析是焊接
过程中焊枪电极臂和零件产生干涉导致变形。

经对焊枪电极臂形状进行优化和改进后，此处翻
边区域Z向尺寸的稳定性得到有效的改善。

3.4 测量过程
测量过程对尺寸精度的影响是独立于其他几种影响因素的。

车身尺寸偏差需要通过测量加
以验证。

测量分析系统可以对车身尺寸数据进行分析和测量，有效的判断被测量零件是否有尺寸质量问题。

三坐标测量机是现代汽车制造中普遍使用的车身尺寸测量设备，如：悬臂式、龙
门式和关节臂式三坐标测量机。

因其测量精度高、可编程控制，适用于整车车身、分总成零件
的高频次测量。

测量分析系统会自动绘制出车身尺寸质量的线性分布图，并生成分析报告，方
便技术人员的分析。

4 车身尺寸精度质量控制方法
4.1 基于测量的尺寸精度控制
车身尺寸数据的检测、采样和尺寸数据跟踪是实现整车装配过程监控的基础。

测量方法决
定了车身装配过程监控的精确性、有效性。

三坐标测量是检测白车身零件、分总成和车身骨架
的重要检测手段，凭借其测量精度高、可编程控制，已经成为国内、外汽车制造企业的重要检
测设备。

基准点，在三坐标测量机的机器坐标系下，根据整车设计基准建立整车坐标系。

在整车坐
标系中，又可将车身划分为不同的功能区域。

并在各功能分区建立局部坐标系，局部坐标系由
分区基准点构造而成。

功能尺寸，在整车装配过程中，还需要考虑各个装配零件之间的相对尺寸精度，称为功能
尺寸。

功能尺寸是为检验各个零件、分总成、总成之间制造尺寸是否符合产品的设计要求，以
保证其下一级装配尺寸精度而定义的尺寸。

图1所示为S车型白车身后盖区域在局部坐标系下
的功能尺寸。

车顶后部与后盖Z向匹配区域从左至右共有六组测量点。

报告上显示最后一台车六个测点的偏差虽然都在公差范围内，但功能尺寸Z向平整度左右落差超差，则不能满足后续装配要求。

4.2 基于装配的尺寸精度控制
装配偏差与三坐标的测量结果存在差异的原因包括：设计偏差、冲压工艺、模具偏差以及零件装配偏差等。

这个时候应优先考虑以保证整车装配、功能满足质量标准为前提，如果需要稳定偏差，应该对定义的测量公差做相应的调整。

在SK车型投产的初期，车间装配线反馈：左右尾灯装配间隙、平整度不符合质量标准要求，三坐标测量均满足公差标准要求。

经分析产生差异的原因是侧围外板冲压件零件尺寸偏差和侧围外板总成KD件焊接偏差造成的。

鉴于此种情况，根据装配实际偏差对尾灯定位基准工装进行调整，满足装配尺寸质量标准，而此时测量偏差已超出公差标准要求。

这样实际零件尺寸已经和设计标准不符，而尾灯装配的外观质量是合格的，需要对测量公差标准进行相应的调整。

5 车身尺寸精度控制实例
车身焊装生产线的投产过程包括：投产前的单车试制、小批量生产、批量生产几个阶段。

在试制和小批量生产阶段，车身尺寸偏差较大，问题集中反馈到试制车身的测量结果上，需要进行逐车测量，必要的时候需要对分总成进行逐个工序测量，以查找偏差产生的原因，这时应严格保证冲压件质量、夹具质量，以及制造和测量结果的统一性。

改进范围包括：零件状态优化、工装夹具改造和调整，及操作过程优化等工作。

在批量生产阶段，基于生产过程和测量两方面都需要对尺寸偏差进行监控。

三坐标测量的主要目的就是监控生产线生产状态的稳定性。

检测的频次可以由试制阶段逐车检测更改成定频次抽检。

如果尺寸偏差已经产生，应首先判定偏差点的类别以及分布的位置，进而确定尺寸偏差产生的根源。

5.1 V 车型右侧仪表板安装支架问题分析。

三坐标测量报告显示V车型右侧仪表板安装支架功能尺寸FRKRY1130 X向超差。

查看Inline在线测量数据趋势与其一致。

根据尺寸报警流程及时向相关部门报警！经分析原因为：水箱工位备板更换导致仪表板安装支架产生倾斜。

两点之间X向的功能尺寸出现超差。

经过几轮的调整优化，跟踪三坐标和Inline测量数据发现此尺寸已经得到控制和改善，最终功能尺寸数据得到控制并恢复到正常范围，跟踪三周数据没有出现批量性超差（见图2）。

5.2 V 车型前桥外倾问题分析
汽车四轮定位角度是存在于悬架系统和各活动机件之间的相对角度，正确的车轮定位角度可保持车辆直线行驶，改善车辆的转向性能，确保汽车的转向系统能够自动回正，避免因轴承受力不均匀，损坏失去精度；另外还可保证轮胎与地面紧密接合，减小悬架系统磨损、轮胎磨损、降低油耗。

6 结语
车身尺寸精度质量控制难度大要求高，随着汽车外观和造型设计越来越复杂、道路环境的改善。

使得汽车运行速度越来越快，以及客观环境的变化对汽车制造质量的控制提出了更高的要求。

车身尺寸的精度控制能够真实有效的反应出一个汽车制造企业的生产制造水平，也是汽车在生产过程中非常关键的质量控制环节。

通过车身尺寸精度的质量控制，能够及时发现车身在制造初期的一些质量问题，方便问题的查找，有效的提高制造质量，对提升品牌的影响力有着至关重要的作用。

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