白車身作為整車裝配的載體，其精度直接決定了整車各零部件裝配的精度，并影響整車的各項(xiàng)性能指標(biāo)。而白車身主要由發(fā)動(dòng)機(jī)艙、下車體骨架、側(cè)圍總成、頂蓋總成及部分其他組件通過夾具定位后焊接而成，所涉分總成及鈑金件眾多，因此白車身精度控制是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

對(duì)設(shè)計(jì)、制造到最終生產(chǎn)的開發(fā)流程進(jìn)行逐步梳理，可以總結(jié)出影響車身精度的主要原因：①車身設(shè)計(jì)因素；②沖壓?jiǎn)渭�因素；③夾具設(shè)計(jì)因素；④制造過程因素。針對(duì)以上原因，可總結(jié)出控制車身精度的主要方法。

優(yōu)化車身設(shè)計(jì)

1．沖壓?jiǎn)渭�的�?yōu)化設(shè)計(jì)

沖壓?jiǎn)渭�的結(jié)構(gòu)對(duì)其品質(zhì)有著決定性的作用，如果沖壓件結(jié)構(gòu)不合理就會(huì)導(dǎo)致零件成形性差，進(jìn)而影響零件的精度。圖1和圖2為兩種結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)艙縱梁對(duì)比，縱梁A相較于縱梁B，增加了圖1所示部位的翻邊，此種結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、翻邊部位易起皺及缺口部位易開裂等質(zhì)量缺陷，從而影響總成的焊接精度。

圖1 縱梁A

圖2 縱梁B

2．搭接面的優(yōu)化設(shè)計(jì)

總成是由多個(gè)沖壓?jiǎn)渭�通過某些形面的搭接，然后經(jīng)夾具定位后焊接而成。因此這些搭接面質(zhì)量的好壞直接影響總成的焊接品質(zhì)。搭接面質(zhì)量主要包含兩部分：首先是形面的表面品質(zhì)，即搭接面是否存在起皺、疊料等缺陷；其次是形面的精度。此外零件之間的搭接面最好是平面，弧面或者曲面不但會(huì)增加焊接調(diào)試的難度，而且會(huì)對(duì)焊接精度產(chǎn)生不良影響。

圖3 a件

如圖3和圖4所示，a、b件是發(fā)動(dòng)機(jī)艙總成中的兩個(gè)典型搭接零件，紅色部位即是兩個(gè)件的搭接面（均為不規(guī)則弧面）。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于沖壓之后，弧面并不能完全光順，加之形面精度有偏差，因此在焊接時(shí)搭接面易產(chǎn)生縫隙，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致焊接變形較大，嚴(yán)重影響焊接后的總成精度，而且會(huì)將這種偏差累積至下一級(jí)總成。

圖4 b件

3．總成結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化設(shè)計(jì)

下面以發(fā)動(dòng)機(jī)艙的結(jié)構(gòu)為例。

（1）一體式發(fā)動(dòng)機(jī)艙

發(fā)動(dòng)機(jī)艙在分總成區(qū)域焊接為一個(gè)整體——發(fā)動(dòng)機(jī)艙總成，在下部線以發(fā)動(dòng)機(jī)艙總成的形式與前后地板焊接為下部總成的結(jié)構(gòu)。一體式發(fā)動(dòng)機(jī)艙的結(jié)構(gòu)在車型中較為常見，如圖5所示。

圖5 一體式發(fā)動(dòng)機(jī)艙

（2）分散式發(fā)動(dòng)機(jī)艙

在發(fā)動(dòng)機(jī)艙區(qū)域，只焊接成縱梁與前擋板、輪罩分總成，在下部線以各分總成的形式與前后地板焊接，為下部總成的結(jié)構(gòu)。如圖6所示。一體式發(fā)動(dòng)機(jī)艙結(jié)構(gòu)相對(duì)于分散式發(fā)動(dòng)機(jī)艙結(jié)構(gòu)的尺寸穩(wěn)定性好，無嚴(yán)重焊接難點(diǎn)，且發(fā)動(dòng)機(jī)艙總成工位夾具定位空間充足，定位充分，工人易操作。

圖6 分散式發(fā)動(dòng)機(jī)艙

控制沖壓?jiǎn)渭�的質(zhì)量和精度

各級(jí)分總成是由眾多的沖壓?jiǎn)渭�焊接而成的，因此沖壓?jiǎn)渭�的質(zhì)量和精度的好壞直接影響每一級(jí)總成的精度。在沖壓?jiǎn)渭�的結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定的情況下，我們可以重點(diǎn)從以下方面來保證單件的質(zhì)量和精度。

1．沖壓設(shè)備的穩(wěn)定性

沖壓?jiǎn)渭�是利用模具在沖壓機(jī)床上進(jìn)行生產(chǎn)的。模具從制造商轉(zhuǎn)入生產(chǎn)地時(shí)必須進(jìn)行生產(chǎn)適應(yīng)性調(diào)試，這里所謂的適應(yīng)性的對(duì)象即是各種沖壓設(shè)備。沖壓設(shè)備提供的壓力是否穩(wěn)定、是否能達(dá)到零件成形所需的壓力、機(jī)床臺(tái)面的平行度及頂桿長(zhǎng)度的一致性等都是直接影響零件成形質(zhì)量的因素。

2．工藝方法的優(yōu)化

相同的零件采用不同的工藝方法也會(huì)導(dǎo)致零件的質(zhì)量有所差異。圖7為某車型發(fā)動(dòng)機(jī)艙縱梁加強(qiáng)板。該件初始工藝為落料成形，但是成品件兩側(cè)出現(xiàn)起皺且回彈嚴(yán)重，后將工藝更改為拉延，零件的表面品質(zhì)和精度均有大幅提升。

圖7

3．單件公差的合理設(shè)定

在設(shè)置沖壓件的公差時(shí)，將有搭接關(guān)系的形面作為關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于焊接過程中存在放件干涉風(fēng)險(xiǎn)的部位需要設(shè)置特殊公差，同時(shí)單件的定位盡量與總成的定位系統(tǒng)保持一致。

優(yōu)化夾具設(shè)計(jì)

夾具設(shè)計(jì)在所有工藝中要保證定位系統(tǒng)的一致性，即模具、夾具和檢具定位位置的一致性，且要遵循從總成、分總成到板件的優(yōu)先級(jí)別，同時(shí)要遵循3―2―1守則，即要防止零件在X、Y、Z三個(gè)方向發(fā)生移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)。

此外夾具設(shè)定要保證零件外觀尺寸及定位穩(wěn)定性，用以防止零件由于質(zhì)量及零件間搭接匹配或其他因素引起的變形，確保零件的精度偏差最小化。夾具的數(shù)量也應(yīng)做到最少化，多余的夾具設(shè)定會(huì)導(dǎo)致過定位，引發(fā)質(zhì)量問題，同時(shí)增加工裝成本。

夾具要設(shè)定在控制零件的關(guān)鍵功能面上，且容易發(fā)生焊接的位置，即設(shè)定在防止零件變形或者變形最小化的區(qū)域、在強(qiáng)度較高的區(qū)域，避開容易發(fā)生公差累積的位置，以保證零件定位的可靠性。

制造過程中的控制

1．焊接過程中的變形控制

盡管在夾具設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)設(shè)計(jì)了防止板件變形的結(jié)構(gòu)，但在實(shí)際操作中，由于生產(chǎn)操作等人為因素，仍不可避免地會(huì)有焊接變形的產(chǎn)生。對(duì)于夾具使用過程的部件松動(dòng)及磨損造成的變形，需要使用三坐標(biāo)測(cè)量后對(duì)問題部位進(jìn)行檢修和調(diào)整；對(duì)易受人為操作影響的工位，需規(guī)范人員操作及優(yōu)化調(diào)整工藝文件，這是提高生產(chǎn)制造能力的必要措施。

2．工序轉(zhuǎn)運(yùn)的變形控制

不管是沖壓到焊裝，還是分總成到總成的焊接，都需要使用工位器具進(jìn)行工序間的轉(zhuǎn)運(yùn)，因此工位器具設(shè)計(jì)的合理性直接對(duì)零件及分總成的變形程度產(chǎn)生影響。

3．測(cè)量數(shù)據(jù)分析

車身精度通常采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)生產(chǎn)調(diào)試過程中的白車身進(jìn)行檢測(cè)，從而獲得大量數(shù)據(jù)，再經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模進(jìn)行對(duì)比，從而得出白車身各部位的偏差值及偏差的歷史趨勢(shì)。

測(cè)量不是目的，而只是獲得數(shù)據(jù)的手段。白車身的測(cè)量每天都會(huì)積累大量的數(shù)據(jù)，如何從紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)中找出規(guī)律和問題，以實(shí)現(xiàn)對(duì)車身精度的有效監(jiān)控和管理，才是三坐標(biāo)測(cè)量工作的核心目的。

白車身匹配與整車可靠性和安全性都有著密切的關(guān)系，同時(shí)白車身又是汽車零部件的載體，其制造質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)整車質(zhì)量有著極大的影響。想要制造出一個(gè)精度高、穩(wěn)定性好的白車身，從設(shè)計(jì)階段到生產(chǎn)階段、從零部件供應(yīng)商到整車廠、從沖壓?jiǎn)渭�品質(zhì)到車身零件配合的精度和從各工序的過程控制到總成件的綜合分析，需要全員參與才能達(dá)到最終的目標(biāo)。