汽車總拼質(zhì)量控制體系開發(fā)及應(yīng)用

隨著中國汽車市場的競爭不斷白熱化，汽車行業(yè)的生產(chǎn)廠家積極尋求各種手段來提高自身競爭力。汽車制造過程中總拼是焊裝生產(chǎn)線上最重要的一個環(huán)節(jié)，總拼質(zhì)量問題一方面會增加車輛的報廢率和制造成本，同時，質(zhì)量問題的分析過程中停線檢查也會造成產(chǎn)能損失，增加設(shè)備檢測的相關(guān)費用。因此基于產(chǎn)品設(shè)計，從總拼工藝到夾具定位一直到在線生產(chǎn)過程中的質(zhì)量監(jiān)控，建立全過程的總拼質(zhì)量控制體系，是整車制造過程中降低制造成本提升競爭力的迫切需要。

本文從總拼工藝、總拼定位工裝及總拼質(zhì)量監(jiān)控等方面入手，探討了總拼質(zhì)量控制的方法，定義總拼工藝及總拼系統(tǒng)夾具設(shè)計標準化，建立車身車間外總拼工位多車型共用的總拼監(jiān)控系案，制定汽車總拼質(zhì)量控制體系，從而為研究車身總拼質(zhì)量控制提供參考。

白車身總拼制造工藝標準化
總拼是車身底板零件和側(cè)圍零件及車頂橫梁、車頂?shù)攘慵ㄟ^焊接拼裝在一起，形成白車身架構(gòu)。根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計分為兩廂車和三廂車，其零件構(gòu)成有所不同，而總拼質(zhì)量依賴于車身制造規(guī)劃中總拼工位定位焊點的選擇?？偲醇晒の粌?yōu)先選擇對質(zhì)量敏感的定位焊點在總拼工位焊接，而對質(zhì)量影響較小的焊點可在總拼工位之后的補焊工位進行焊接。同時需要對總拼工位工裝的定位點選擇進行評估，在滿足定位的同時，確保不與焊槍干涉。對于不同項目，由不同的工程師負責(zé)，由于經(jīng)驗和能力限制，選擇的定位點差異，容易導(dǎo)致后期總拼工位焊接質(zhì)量的差異性。另一方面，不同項目工程師在進行工藝制定時也會由于經(jīng)驗差異花費大量時間進行定位點研究比較，加長總拼工藝規(guī)劃時間。因此針對不同車型，對白車身總拼制造的工藝進行標準化，有利于總拼質(zhì)量的一致性及節(jié)約工藝規(guī)劃工時。

基于以上總拼定位焊點需求，對側(cè)圍總成和底板總成連接位置及尺寸控制方向進行研究，定義標準的總拼工位兩廂及三廂車側(cè)圍、車頂橫梁和底板總成等零件連接的GEO焊點位置及數(shù)量，如下圖所示。新項目工藝開發(fā)時可直接參考總拼工位的GEO焊點模板進行焊點分配和布置，提高工藝開發(fā)效率，確?？偲垂の话总嚿碣|(zhì)量。




白車身總拼工裝定位模塊化

1．總拼系統(tǒng)分析
總拼系統(tǒng)夾具是白車身制造非常重要的輔助工具，夾具設(shè)計的合理性不但影響加工位置的精確性及焊接質(zhì)量。同時，總拼夾具的設(shè)計理念也影響到工作效率和生產(chǎn)成本?，F(xiàn)有的汽車生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計理念各不相同，如柯馬、庫卡和日產(chǎn)等車身總拼系統(tǒng)（見下圖）。對于夾具采用從車體側(cè)面從外向內(nèi)夾持車體進行定位焊接的系統(tǒng)，外部夾具對車體側(cè)圍有很好的夾持作用，可實現(xiàn)準確定位。從柔性化角度看，在車型增加時，柯馬總拼系統(tǒng)和庫卡總拼系統(tǒng)可通過增加夾具組的數(shù)量來滿足多車型生產(chǎn)的需求，并通過優(yōu)化側(cè)圍夾具移至總拼臺的方式，減少夾具切換時間。而日產(chǎn)智能化車身組裝系統(tǒng)只需改變數(shù)控定位器的相關(guān)參數(shù)即可實現(xiàn)多車型生產(chǎn)，并可在車身設(shè)計完成之前通過計算機模擬解決裝配的相關(guān)問題。



2. 制定定位策略
白車身零部件的正確定位是保證車身制造精度和質(zhì)量的重要因素?？偲醋鳛楹秆b生產(chǎn)線上最重要的工位，如何保證零件的定位是關(guān)鍵。對側(cè)圍總成結(jié)構(gòu)和車頂橫梁進行研究，根據(jù)零件尺寸定義了零件定位孔的位置、定位面的方向及夾緊數(shù)量（見下圖），確保零件在總拼工位能夠良好的定位，避免定位點少側(cè)圍或向內(nèi)向外趴開的質(zhì)量問題，同時也避免零件定位點增加過多的夾頭氣缸等采購成本。




3. 總拼可靠性控制
根據(jù)總拼工位和總拼補焊工位的不同，制作不同工位的工藝潛在失效模式和后果分析（PFMEA），用來分析工藝生產(chǎn)制造過程中引起的潛在失效模式，以及這些失效模式發(fā)生后，對產(chǎn)品質(zhì)量及性能的影響，從而有針對性地制定出預(yù)防措施，以降低總拼工藝整體風(fēng)險和失效模式發(fā)生的可能性，以達到控制和提升產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

制造過程中白車身總拼質(zhì)量監(jiān)控
總拼工藝在總拼尺寸不穩(wěn)定時，很難短時間內(nèi)判斷出是總拼夾具內(nèi)部的機構(gòu)問題，還是來料零件的質(zhì)量問題；而對于總拼工位機構(gòu)問題的排查，需要利用非工作日的時間，且常規(guī)方法測量時間長，夾具在空載加載需要進行8h的測試，無法快速解決白車身質(zhì)量問題。因此，建立總拼質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，對總拼進行實時監(jiān)控非常重要。

基于整車車間生產(chǎn)線速度最高產(chǎn)能為65JPH（每小時生產(chǎn)的車輛數(shù)），制定出車身車間總拼工位Gate位置在線測量系統(tǒng)一套多車型共用的總拼監(jiān)控系統(tǒng)方案（見下圖）。測量系統(tǒng)包括：工位測量安裝框架、測量頭支座、測頭、測量塊、測量控制柜、顯示屏、工位處理器和工業(yè)機。系統(tǒng)安裝在總拼工位兩側(cè)，在線測量系統(tǒng)通過對總拼工裝位置工作狀態(tài)進行100%測量并且提供相關(guān)測量數(shù)據(jù)和控制方法，以及數(shù)據(jù)分析處理、結(jié)果顯示存儲等。針對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，控制柜顯示器設(shè)置顯示公差帶報警，并有三色塔報警燈和工業(yè)LCD顯示器，方便生產(chǎn)員工觀察數(shù)據(jù)。



應(yīng)用效益分析
以上總拼工藝標準化、總拼定位夾具標準化及總拼在線質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)即形成了汽車總拼質(zhì)量控制體系，在總拼質(zhì)量風(fēng)險、工藝規(guī)劃成本降低及總拼質(zhì)量提升方面都有積極作用。一方面，總拼工藝及定位夾具標準化規(guī)避了工程師能力差異帶來的總拼質(zhì)量風(fēng)險，即工程師根據(jù)總拼焊點模板及工裝定位模板制定初步工藝設(shè)計，提高了工藝設(shè)計的效率性。同時，由于標準化總拼工藝及模塊化總拼定位經(jīng)過了有效的驗證，按照模板實施的總拼工藝可以確保白車身的定位精度和質(zhì)量，規(guī)避了工程師能力差異帶來的總拼質(zhì)量風(fēng)險。此外，總拼工藝及定位夾具模板的應(yīng)用，可以減少總拼工藝及夾具設(shè)計工作量，降低工藝開發(fā)成本。另一方面，總拼夾具實時監(jiān)控測量總拼夾具與基座之間的間隙并進行調(diào)整，保證了總拼夾具的定位穩(wěn)定性，從而確保白車身質(zhì)量。

結(jié)語
白車身生產(chǎn)過程中，需在各個階段進行質(zhì)量控制，以提升整車的市場競爭力?？偲醋鳛橹圃熘械年P(guān)鍵，從工藝開發(fā)、夾具開發(fā)直至現(xiàn)場實施的各個階段進行總拼質(zhì)量控制，形成總拼質(zhì)量控制體系，除了可以節(jié)約工程師開發(fā)總拼工藝的費用，關(guān)鍵的是還可以實時發(fā)現(xiàn)總拼制造過程中存在的質(zhì)量問題，減少后續(xù)質(zhì)量溢出造成的返修報廢費用，對于汽車制造業(yè)提高總拼質(zhì)量有推廣價值。