汽车车身制造过程影响尺寸质量的因素及改善措施

汽车车身制造过程影响尺寸质量的因素及改善措施

赵亚明,孙海东

长城汽车股份有限公司，河北保定071000

摘要：汽车车身在汽车中的作用犹如骨骼在人体的作用，车身决定着汽车其他部件的相对关系，不但影响汽车的静态感知质量，也影响汽车的操控性及耐久性等关键性能，如何在制造过程辨识出影响车身尺寸质量的因素并加以抑制是保证车身尺寸质量的关键。基于此，文章首先分析了汽车车身制造环节影响尺寸质量的主要因素，然后提出了具体的优化改善方法，以供相关汽车制造企业参考。

关键词：汽车制造；车身尺寸；影响因素；控制方法

1汽车车身制造过程影响尺寸质量的因素分析

1.1焊枪冲击力

电阻点焊是车身制造的主要工艺，而传统的气动焊钳因其经济性在电阻点焊中得到广泛应用。传统的气动焊枪因驱动气压不能随工况实时控制调节，因此活塞杆的移动速度不能控制，焊枪在接近工件时活塞杆依然保持较大的速度，对工件产生很大的冲击力，特别是人工焊接时，如果不能定位并维持好焊钳静电极的位置，工件的变形会更大。

1.2输送过程的变形

1.2.1葫芦吊具输送

葫芦吊具设计简单、成本低，是线旁物料以及低节拍简易生产线工位间输送的最常见方式。但葫芦吊具因其结构特点，属于软连接吊具，起吊时很难保证起吊力处于被吊物重力中心，工件容易出现偏斜，而工件因焊接变形通常被夹具卡得很紧，导致起吊力远大于制件本身的重量，引起工件变形。为了减少起吊引起的零件变形，工装上一般采用两种方法：（1）夹具的定位销采用伸缩销，作业完成后通过气缸使定位销回缩脱离工件；（2）工装上增加工件的举升机构，作业完成后通过举升机构的垂直举升让工件平行地脱离定位销。

1.2.2往复杆输送

往复杆输送具有速度快、定位精度高、操作方便等优点，在车身车间主线体的工位间输送得到广泛应用。但往复杆输送需要通过托架上升、下降来实现车身与夹具的脱离及就位，由于往复杆托架上升接触工件和下降脱离工件的瞬间线速度剧变，使工件受到很大的冲击，冲击力会是车身重量好几倍，在如此大的冲击力下，如果输送前车身定位焊点数量不足或分布不合理，经过输送后车身就会发生下沉。

2汽车车身制造中对于尺寸质量的控制措施研究

2.1完善夹具的设计与应用

焊接夹具在车身生产中的作用是：通过夹具上的定位销、基准面、夹紧臂等组件的协调作用，将工件（冲压件或总成件）安装到工艺设定的位置上并夹紧，不让工件活动位移，保证车身焊接尺寸精度的一致性和稳定性。夹具定位不可靠、夹具磨损、定位松动、夹紧失效等问题必定会造成工件焊接位置偏差，而导致分总成尺寸偏差，影响到车身总成的尺寸偏差。美国2mm工程报告指出，有75%的制造缺陷和夹具失效有关。因此，必须从焊接夹具设计、制造精度、调整、使用和维护等几方面进行控制：（1）夹具设计。夹具设计从以下几个方面考虑：一是，汽车焊接夹具的设计中，方式定位采用“N-2-1”定位原理（N一般选取4~6）。其中，定位孔设计要求：在同一序加工，定位孔间距取制件最大全长的2/3以上，最少要确保1/2以上。定位面设计要求：使用平面，不使用曲面及二次成形部位。二是，焊接夹具设计定位基准统一，要求焊接夹具设计基准与车身设计基准、冲压基准、检测基准的统一；焊接夹具设计基准在分总成、总成、车身焊接总成的各总成之间保持前后统一。三是，夹具设计时要求夹具定位结构规范化，便于调试及维护。（2）夹具制造精度。除了对定位元件的加工误差进行合理控制外，还必须对夹具的装配基准和测量基准的加工误差进行合理控制。（3）夹具调整。对夹具调整一定要慎重，夹具调整前要分析是否会造成其他影响，调整时要进行试验，验证合格后方能进行调整，调整后要时下工序做好跟踪验证，如出现其他问题时需要马上恢复夹具，夹具调整需要做好更改及验证记录。原则上，如果零件尺寸有问题，不能对夹具进行调整，而是先对零件进行整改，然后再整改焊接夹具。如果由于零件修整周期过长或者返修成本过大时，只要零件状态保持稳定，可以对夹具进行适当的调整，也仅仅是应急，在零件合格后还要还原。（4）夹具使用和维护。操作者要按照标准化操作正确使用夹具，定期对夹具进行点检和维护；定期使用检测设备对夹具进行测量，以确定夹具是否需要维修和精度恢复。

2.2优化焊接工艺

2.2.1凸焊工艺

（1）注意螺母规格与板材厚度的匹配。螺母规格越大，板材越厚，需要的焊接参数越大。薄板材配大螺母，厚板材配小螺母，这两种情况都是不合适的。薄板材配大螺母，会造成板材过烧，而且大规格螺母需要承受较大的载荷，板材过薄，无法承受大载荷而造成失效。厚板材配小螺母，如果要焊透厚板材，需要比较大的参数，往往会造成螺母过烧，螺母变形，螺纹损坏，那么怎么选择比较合理呢？（2）避免多层连接。尽量避免螺栓或螺母先与垫圈连接，垫圈再与冲压件连接，这种多层连接工艺上较难实现，易出现焊不透的情况，造成连接失效。（3）焊接工艺的分解。在做工艺分解时，需要考虑螺母所在位置，合理安排工艺顺序。在后面的生产工序，对之前工序凸焊的螺母或螺栓，进行全面的防错检查，避免缺失造成整车功能性的缺陷。（4）焊接设备的选择。对有镀层的标准件或板材的凸焊工艺，尽可能选择中频凸焊机，减少电网波动带来的影响。另外，在每一个分气管附近增加储气罐，也有利于保持气压的稳定性，从而更好的保证凸焊质量。（5）焊接参数的调节。凸焊参数在参考经验数据时，应注意尽可能采用硬规范，即大电流、短时间。在调节参数时，气压尽可能小，在0.1～0.4Mpa之间调节可以收到良好的效果。

2.2.2点焊工艺

（1）零件板厚的控制。点焊工艺首先是要保证焊点强度，板材过厚或搭接层数过多，点焊很难焊透，板材过薄，则焊点容易烧穿，这都会影响到焊接强度，进而影响整车的刚度。因此，在点焊工艺设计过程中，必须对其零件的厚度，进行有效的控制，使工艺得以实现，一般情况零件单层板厚在0.7～3.2mm，其焊板层数应当小于4层，就是避免4层板焊接，减少3层板焊接。还要注意搭接板材厚度比不要超过1：3，否则会出现熔核严重偏移，对焊接强度极其不利。（2）控制搭边宽度和焊点间距。搭边尺寸太大，造成材料浪费，车身增重；搭边太小，热影响区到板材边缘，板材金属脆化，同时也不利于焊接操作，易出现边缘焊，会影响到车身强度。焊点间距太大，造成连接强度不足；焊点间距太小，既造成资源浪费，还可因分流而造成强度减小。冲压件匹配时的搭边尺寸和焊点间距控制是保证汽车车身点焊工艺质量的重要因素。（3）焊点可达性。再好的设计工艺实现不了也是枉然，焊点可达性是在做点焊开发设计时需要考虑的重要因素。零件的焊点位置是否焊枪可达到，结构是否是开敞的，与周边零件的型面或翻边距离是否过近，尤其一些有外观要求的表面，建议手工焊留50mm以上间隙，机器人焊接留30mm以上间隙即可。（4）焊接面角度。焊接面的角度设计也是一个必须考虑到的因素，尤其是采取手工焊接，有些角度根本无法操作，最好是能设计在X/Y/Z平行平面上，如果实在不可避免，在同一个零件搭接焊点尽可能选在相近的角度。

结语

综上所述，汽车车身的尺寸质量不但取决于冲压件等零件的尺寸质量，还会受车身制造过程的各种非尺寸因素影响，在设计车身焊接生产线时，只有充分考虑工装、工艺及设备等因素对车身尺寸的潜在影响并采取预防措施，才能获得高精度的合格车身，进而促进我国汽车制造业的进一步发展。

参考文献：

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