移动公差与设置补偿环在公差分配中的应用

移动公差与设置补偿环在公差分配中的应用

[摘要]伴随着社会经济的发展，人们对汽车的外观和质量的要求越来越高。而车身是汽车所有装配的基础，车身的质量直接影响汽车整车的质量；车身的设计、制造和众多工艺与装备水平息息相关，是一条巨大生产链条。车身的生产工艺较多，误差影响因素也较多，再加上车身在材料、装配结构、冲压件特性等方面的影响，误差更容易积累；在车身质量要求高、生产链环长时，容易积累较多的误差，要保证互换性较为困难；车身冲压件公差的分配，不能像其他机械行业中零部件那样，完全按照刚性公差分配理论来进行，车身冲压件公差的分配需要考虑车身产品的特殊性。只有运用符合车身特点的公差分配理论，并根据车身装配的特殊性对相关公差进行调整，才能够顺利、合理地分配车身冲压件的公差。本文以侧围总成和下车身总成的配合以及下车身总成本身为例说明移动公差与设置补偿环在公差分配中的应用。

[关键词]汽车设计制造调整

中图分类号：tp 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）20-288-01

车身总体结构由下车身总成、左侧围总成、右侧围总成、顶盖总成、发动机盖总成、行李箱盖总成、左前门总成、右前门总成个、左后门总成、有后门总成组成，而决定车体宽度的主要是下车身总成和侧围总成；下车身总成和侧围总成的公差分配合理与否对整车宽度是否符合要求影响很大。如何合理的分配关键零部件的公差、

如何在保证安装点位置度的同时合理设置补偿环以吸收上游误差成为公差分配工作中的重点。

下车身总成和侧围总成对车身宽度的影响主要体现在两个方面：下车身总成和侧围总成配合时的表面轮廓公差和下车身总成自身公差的积累和传递。

由于下车身总成和侧围总成的配合面较大，存在较大的表面轮廓公差，若按照传统车身公差分配理论分配车身公差，侧围总成与下车身总成配合时产生的表面轮廓公差会造成合车后车身总成比理论值宽2mm～4mm，导致产品车不符合车体总体宽度公差要求；所以下车身要设定移动公差，y方向要向内偏置，单侧偏移量在1mm～2mm，具体偏移量可根据产品的实际情况设定。

由于车身结构较为复杂，下车身总成作为一个大型的总成工件，零部件间有着较为复杂的误差传递关系。下车身总成中，中通道、座椅框架、地板冲压件、下车身侧面与侧围贴合的加强件均能够对下车身宽度造成影响，进而影响车身整体宽度。

在编制品质标准书时某车型a冲压件采用的公差带的零线位置均为数模提供的标准位置。公差带宽度则按照规范值设置：冲压件按照±0.5mm设定，小总成按照±0.7mm设定，大总成按照±1.0mm设定.

下车身所包含的车身结构件较多，而车身机构件大部分采用硬度较高强度较大的材质制造。由于板材的硬度较高，成型性能较差，回弹也相对较大。中通道通常使用高强度钢板种材质制造，工件本

身回弹较大，在其与座椅框架形成两个腔体的搭接面部分分别存在着0.5mm左右的回弹；在整个下车身焊接完成后，这部分回弹导致的误差被座椅框架传递给地板冲压件，进而传递到下车身与侧围搭接处，导致车身整体宽度增加。

与中通道工件类似，座椅框架总成与中通道、地板冲压件搭接处的加强件也存在此类回弹现象；通过对该车型安装座椅框架前后的宽度进行测量、对比，发现座椅框架总成对车身宽度的影响在1～2mm之间。

尽管地板冲压件与中通道的相对位置是可调的，但座椅框架与两个工件的焊接关系限制了这种调整：座椅框架的y向宽度是不可调整的，中通道又存在回弹。实际影响下车身宽度的工件是中通道和座椅框架总成，这两个零部件的刚性较强，焊接时较软的地板会受到较硬的座椅框架总成的影响；焊接后形成的两个腔体使下车身成为一个强度很高的整体，导致在焊接主车身时，因侧围总成的位置很大程度上受到下车身总成宽度的影响，进而影响整车宽度。

a车型在匹配时发现此问题，但由于冲压件模具已经成型，若重新移动所有工件的公差，所需模具改造费用过高，周期过长，无法按预计工期完成匹配计划。a车型项目组根据实际情况对较工件的模具进行改造，按照匹配中其他工件状态配做模具以减少下车身对整车宽度的影响。

调整后，下车身总成的检测数据趋于合格，由于侧围与下车身的搭接边较多，搭接面积较大，存在着较大的表面轮廓度误差，整车

宽度依然较宽，为了保证整车宽度，下车身相关零件再次进行更改模具，最终使整车宽度符合要求。

同在该平台生产的车型b在产品设计时充分考虑上述问题，于结构上设计多处补偿环，使下车身总成可以通过调整夹具的方式将冲压件制造过程中带来的偏差以及焊接总成在制造过程中产生的偏差吸收掉，进而保证下车身总成的y向尺寸，对控制车身整体宽度造成积极的影响。

除了补偿环的设置外，b车型在编制新的品质标准书时，根据车身自造的实际情况，对公差带进行的调整：

对于那些回弹较大易影响车身装配、或回弹易因公差传递而对车身造成影响的冲压件，公差带的零线位置不再完全按照数模提供的标准位置进行设定；而是由工艺工程师根据具体的冲压件性能、冲压件相关总成的组成结构以及冲压件在车身中所起作用等因素进行设定。公差带宽度除按照规范值设置外，还根据车身结构的实际情况进行更改：将部分超出经济工艺能力的公差带放宽，对部分对安装影响较大的公差进行更严格的限制。

由于在在对单件进行公差分配时，考虑了实际的经济工艺能力，通过对公差进行偏移，在制作品质标准书时使用了用公差来补偿回弹的方式，降低了制造成本；在对车身结构进行设计时，考虑了补偿环对冲压件与车身间误差传递的削弱作用，车身结构设计更加合理；在装配中考虑了车身装配的特殊性，个别配合面的特殊性质，极大地消除了大面轮廓误差对车身宽度的影响。所以进行偏移公差

和补偿环设计后的车身宽度更加容易控制。

根据车身公差分配理论，为车身冲压件分配合理公差，这个公差要考虑到冲压变形、焊接变形和车身结构的特殊性等因素，并需要根据实际情况合理地进行调整；同时，在设计车身结构时合理设置补偿环以减少冲压件与车身间误差的传递，减少误差累计，才能生产出合格的白车身。在某平台a、b两种车型的工程实例中，验证了移动公差和补偿环在车身公差分配中的实际应用，研究成果在车身设计制造中具有指导作用，在以后的车型开发中，可以降低开发成本并减少模具的修改时间，从而缩短整车的开发周期，抢占市场先机。