车身尺寸工程分析及应用

摘 要：目前，轿车制造业对车身的装配尺寸问题越来越关注。现有的装配尺寸主要采用刚性装配误差理论。而实际上，轿车车身零件的装配过程相对于刚度较大的装配工夹具而言，具有明显的柔性，包括冲压件制造偏差、装配过程偏差及装配顺序、点焊顺序等装配工艺过程。因此，为控制车身装配尺寸，必须寻求适用于柔性特点的方法，从而帮助分析与控制车身装配过程中产生的偏差。

关键词：配偏差；柔性；尺寸工程；

中图分类号：U466 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-07-00-02

一、引言

汽车白车身由数百个薄板冲压件通过装配和焊接而成，若车身装配尺寸波动大， 则会导致车身零件出现安装位置偏移、外观间隙变大、风阻及噪声增大及漏水等问题。在实际生产中， 零件的尺寸和制造过程都存在波动， 必须克服这些波动才能获得尺寸质量较高的车身。

本文对构成车身尺寸偏差的影响元素进行了识别和分析，并简述了对车身尺寸控制的方法。

二、车身装配尺寸偏差分析

（一）车身装配特点概述

1、车身装配特点

轿车车身由薄板冲压零件在不同装配站装配得到的最终总成件。零件的薄板特点使之相对于工装夹具具有较大的柔性，进而导致零件在运输、定位、夹紧、点焊等环节中易于发生变形；尽管在各种偏差因素影响下，零件之间可能发生相互作用，但由于车身零件易于变形，所以仍然能够实现车身装配。

（二）车身装配尺寸偏差分析

车身的设计质量优劣将对车身的固有质量产生决定性的影响，对设计质量而言，主要是以下方面；结构设计、定位基准设计、定位基准的选择、尺寸公差分配和尺寸链设计等。

车身装配偏差由零部件及分总成尺寸偏差的累计而成，因而车身零部件的质量是决定车身装配偏差的一个重要的因素。工装模夹具是车身及其零件生产制造工具保障，其质量对车身装配无疑也具有重要的影响， 车身制造工艺比较复杂，制造工艺的稳定性，也会对车身装配产生重要影响。

1、 车身装配尺寸偏差的分类

影响车身装配精度的偏差分为零件偏差、工具偏差和装配偏差。

零件偏差：将零件放于夹具体前与零件装配名义位置的偏差，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：由夹具偏差、点焊工具的偏差构成，主要包括工具设计偏差、工具制造偏差及使用磨损等；

装配偏差：薄板冲压件经过PCWR装配过程之后所得到的小总成的偏差，是零件偏差和工具偏差的耦合。

2、车身装配尺寸偏差的分析

零件装配的设计位置

对于车身总成，车身零部件的位置偏差对车身总成的偏差有着重要的影响，而在设计状态，车身坐标系中车身零部件（开启件除外）的绝对位置是惟一的。如何保证车身零部件绝对位置的精确性成为车身精度控制的一个非常重要的课题。因而在设计阶段，必须引入定位的概念，对车身零件进行定位。

车身零部件的制造质量

由于车身总成是车身零件到车身总成逐级拼焊而成，车身的每一级分总成和每个冲压件都具有一定的制造偏差；且车身制造的每一道工序的不稳定因素具有工序误差；上述车身零部件偏差和工序误差，最终便积累成车身精度偏差。

因而在车身零部件的制造过程中，须尽量减少车身零部件的构成数量，尽量减小车身总成的焊接级别数量，以尽量减少构成车身精度偏差的因素。

车身总成及其零部件装配工艺

车身总成一般由300～400个冲压件逐级拼焊而成，期间经过相当道工序加工而成，种类包括冲压（一般冲压件的工艺又分成几序）、焊接、检测等。

对单个冲压件而言，冲压工艺的后几个工序一般尽量统一采用前一序工艺已经成型的定位特征（即设计阶段设计的定位特征）进行定位，这样可以大大提高的冲压件的单件精度。

对车身总成的拼焊而言，小总成的拼焊尽量选用构成该总成的单件冲压工艺定位特征；大总成的拼焊尽量选用构成该大总成的小总成的拼焊定位特征进行定位，以此类推，直到整个车身拼焊完成，这样可以提高车身分总成直到白车身总成的拼焊精度。

在车身制造阶段充分利用设计阶段设计的定位基准，充分保证车身冲压件、车身分总成和车身总成模具、焊接夹具以及检具定位基准的一致性。这样避免由于定位基准发生变化，而产生的偏差。

装配工具的偏差（定位偏差、夹具偏差、点焊工具偏差等）

RPS（reference point system）基准点系统以汽车车身坐标系为唯一坐标系，所有零部件的理论坐标数据都以汽车车身坐标表达。采用RPS基准点系统，可使零件设计基准点、工艺夹紧点、工艺定位点、测量基准点统一，实现精确的坐标控制，提高了零部件的制造精度，减少了零部件因基准不协调而产生的偏差，汽车的装配精度也得以提高，汽车生产过程的质量稳定性有了可靠保证。

因此在夹具和检具的设计时，就必须要通过汽车零部件建立起汽车车身坐标系。在车身零部件拼焊过程中，使得车身零部件在车身坐标系中进行定位，这样会大大提高车身拼焊的精度，同样检测过程中，使得车身零部件在车身坐标系中进行定位，这样便可如实反映出所测零部件的精度。

三、车身装配尺寸偏差控制

（一）产品设计数据准确

要保证白车身装配偏差得到有效控制，首先保证白车身在设计开发阶段及制造过程中数据的准确性，实现设计与制造全过程基准统一与数据共享，从而保证产品制造与设计理念的一致性。

产品设计的数据模型化

冲压件工序间尺寸传递基准一致性

冲压件在模具与夹具中定位基准的一致原则

（二）焊接小总成件装配尺寸的控制

控制重要尺寸原则

根据白车身总成的质量特性要求，主要控制的尺寸有平台基准尺寸、大总成主要定位尺寸、关键缝隙尺寸、重要型面尺寸等。

包容与被包容的原则

可以简单描述为两个相互包容与被包容配合时，包在外面的零件的公差带控制范围必须大于被包容零件的公差带控制范围。

先控制型面后控制孔位原则

在车身冲压件相互配合时，应该先考虑零件型面的吻合程度，然后再考虑孔位及直径的控制。

（三）车身制造工装的控制

定位型面的选取冲压件稳定可靠的型面原则；

夹具定位孔的选取与冲压件定位孔或关键孔一致的原则；

夹紧器布置位置与检具夹紧点的布置位置一致原则；

焊接工艺的顺序应该遵守先定位后夹紧的原则。

四、结论

随着汽车制造业的迅速发展，对汽车车身尺寸要求也日益严格。而车身尺寸偏差又主要由各个零部件的设计质量、制造尺寸偏差和制造工艺尺寸偏差所决定的，因此必须有行之有效的控制手段，从各个环节，保证车身制造的精度。

本文对构成车身装配尺寸偏差的影响元素进行了识别和分析，主要包括车身设计质量、车身零部件的制造质量、车身总成及其零部件装配工艺和装配工具的偏差（定位偏差、夹具偏差、点焊工具偏差等）等。

一切的方案与设想都需要投入现场使用，产生经济与质量双层效益，车身装配质量控制体系也是一样。通过不断完善车身尺寸工程，不断提升装配质量，力求将整车合格率提升达到95%以上。

参考文献：

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