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车身装焊偏差分析及质量控制方法

时间:2022-11-01 百科知识 版权反馈
【摘要】:目前,车身的装配质量问题已经成为轿车制造业中的一个越来越受关注的问题。以下具体介绍车身装配过程中产生的偏差。据统计,车身零件装配全过程中有72%的工具偏差是由夹具偏差或失效导致的。由上述分析可知车身制造装配过程的尺寸偏差是不可避免的,但是如果采用科学的检测及分析方法,尺寸的偏差可以得到有效控制,并且不断减少。

10.2.1 点焊的装配分类

车身焊装中的点焊装配可按连接前零件与零件的配合情况分为理想配合点焊装配和偏差配合点焊装配。

理想配合点焊装配是指在夹具夹紧力作用下零件与零件完全配合条件下的点焊。

偏差配合点焊装配则是指在夹具夹紧力作用下点焊连接前零件与零件在焊接处不能完全贴合而仍有偏差时的点焊装配。由于车身零件由薄板制造、装配过程繁杂、很难避免零件偏差和夹具偏差等产生,如图10.1所示,因此偏差配合点焊装配更符合车身零件点焊的实际情况。

10.2.2 车身装配的特点

目前,车身的装配质量问题已经成为轿车制造业中的一个越来越受关注的问题。以下具体介绍车身装配过程中产生的偏差。

轿车车身是由大量的薄板冲压零件装配得到的最终总成件。零件的薄板特点使之相对工装夹具具有较大柔性,进而导致零件在运输、定位、夹紧、点焊等环节中容易于产生变形。

图10.1 装焊偏差的产生

(1)车身零件装配过程

典型装配站上对车身零件的装配通常可分为4步:

①放置。将两个或两个以上车身零件放于夹具体上。

②夹紧。夹具定位夹紧各零件,使之达到焊接装配的名义位置。

③焊接。焊接各零件,将各件装配成一体。

④夹紧力释放。夹具放松,装配得到的部件进入下一个装配站。

在此装配站得到的部件进入下一装配站与其他零件装配得到更复杂部件,层层装配最终得到整个车身。

(2)车身装配偏差定义

车身装配过程是一个相当复杂的过程,每一阶段由于零件的设计、零件的制造精度等都会导致偏差的产生。各个阶段的误差积累会最终导致实际生产得到的车身与设计值存在一定偏差。

零件制造偏差与制造过程、制造工艺和零件材料密切相关,绝大多数车身零件都是经薄板冲压制成,冲压模具型面设计的合理性、冲压工艺设计的合理性和设备维护情况直接影响到车身零件的制造精度。同时由于车身装配过程复杂,影响因素繁多,即使零件设计和制造准确,在装配过程中由于夹具、焊接工具偏差的影响仍旧会有装配偏差的产生。

为更好研究车身装配偏差对车身质量的影响,装配偏差可以进一步分为零件偏差、工具偏差和装配偏差3大类。其中,零件偏差和工具偏差是装配过程的偏差输入,而装配偏差为输出。零件偏差是指将零件放于夹具体前与零件装配名义位置的偏差,其来源包括零件设计偏差、零件冲压过程的制造偏差、运输偏差等;工具偏差是由夹具偏差(如定位不准、夹块位置偏差、夹块磨损等)、点焊工具的焊枪偏差(如焊枪位置偏差、控制程序出错、电极头磨损等)等构成,主要来源于工具设计偏差、工具制造偏差及使用磨损等;装配偏差是薄板冲压零件经车身零件装配过程之后所得部件的偏差,是各零件偏差和工具偏差在车身零件装配过程中耦合与传播的综合结果。

(3)偏差的传播

车身零件理想装配时应该满足所有设计匹配关系,包括定位准确、夹紧适中、夹块与零件在名义匹配面处夹紧、两零件上点焊位置重合、零件在名义点焊位置连接等。但是,由于难以避免零件偏差及工具偏差,车身零件在装配过程也不可避免地会发生变形而产生装配偏差。

夹紧过程的偏差:即使在理想装夹情况下,零件冲压过程中产生的零件制造偏差也会引起装夹过程中的变形。据统计,车身零件装配全过程中有72%的工具偏差是由夹具偏差或失效导致的。如图10.2所示为用矢量图描述零件在夹紧之后的偏差,其中点A、B为零件A和零件B上的一对名义匹配点,处于符合设计的理想位置,由于零件偏差δA、δB和夹具偏差v A、v B的作用,名义匹配对A、B相对位置改变,从而使两个名义匹配点之间产生了偏差产u AB。于是,由偏差引起匹配点空间位置变动。

10.2.3 车身装焊过程中质量控制技术的主要方法

图10.2 加紧过程偏差的矢量图描述

由上述分析可知车身制造装配过程的尺寸偏差是不可避免的,但是如果采用科学的检测及分析方法,尺寸的偏差可以得到有效控制,并且不断减少。

每一个工艺过程一般可以用两种典型的方法对过程进行有效的监控,即工程过程控制(Engineering Process Control,简称EPC)和统计过程控制(Statistical Process Control,简称SPC)。

所谓工程过程控制,是指对于一个系统检测量,它有一个明确并且恒定的控制界限,当检测量超出该控制界限时系统即可报警。例如,车身上的每个测点都有明确的理论值及公差带,当测点的测量结果超出公差范围时系统即产生报警。

所谓的统计过程控制,是指系统检测量没有恒定的控制界限,需要从检测量的历史测量数据中计算出当前的控制界限来判断系统是否失控。例如,对于车身上的每个测点都可以根据历史测量数据绘制控制图来产生报警。

这两种典型的过程控制方法虽然都很有效,但是由于车身制造工艺的复杂性使得车身上的产品过程监控测点数多达几百个,这就给判断制造过程的稳定性带来了一定难度。目前上海通用与上海交通大学车身制造技术中心的合作,汲取上述两种方法的优势并结合车身制造的特点,建立了适用于车身的尺寸过程控制方法,即2mm工程,经过实践取得了显著效果。

所谓的2mm工程就是指所有白车身的关键测点的波动值要小于2mm。该技术对车身尺寸质量的评定是以关键测点的波动值表示,包括单个测点的波动值以及整车的波动值,并以CII指数(持续质量改进指数)反映尺寸质量的长期变化趋势。

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