样车试制阶段的白车身试制质量控制

摘要：白车身试制的制造质量关乎整车质量，车身软模开发和工装夹具调整是控制白车身误差的有效手段，针对夹具调整时调整量难以确定的问题，车身功能尺寸精度水平是体现白车身制造水平的重要衡量标准，特别是样车试制阶段白车身软模开发与汽车软模件精度对新产品验证至关重要，它直接影响后续整车装配验证，为了有效验证样车试制过程中车身尺寸的质量状态及车身焊接强度，明确样车试制冲压软模开发及软模冲压件制作品质管控，车身尺寸控制工作的重要环节和方法以及焊接质量的控制方法，为相关工程师提供参考。

关键词：车身软模；白车身试制；软模开发；样车试制；车身质量；冲压软模

汽车软模开发与制造，白车身试制软模冲压件展示

1.导言

样囝试制是新产品从设计到正式投产的必要步骤，这个阶段是把产品开发方案变成为具有使用价值的实体产品的过程，是产品设计的定型阶段。无论是自行设计的产品还是仿制的产品，都需经过冲压软模开发及软模件或五金手板制作这项工作。车身尺寸精度受到车身设计质量、软模冲压件精度、焊装夹具定位偏差、焊接变形、焊接精度等方面因素的影响。

2.白车身质量评价指标

白车身质量的评价指标主要包括车身尺寸精度、制造工艺和外观质量三个方面的内容，如图 1。

白车身设计流程

市场分析：▶市场调查 ▶ 客户需求分析▶ 初始商业分析

概念设计：▶草图设计▶效果图设计▶ 外部尺寸设计 ▶ 初步布置 ▶ CAE分析 ▶ 油泥模型制作

工程设计：▶曲面/断面设计▶ 机械工程设计 ▶ 车身工程设计 ▶ 内饰工程设计 ▶ CAE设计▶ 线束设计 ▶ 整车匹配工程设计▶ 制造工艺设计 ▶失效模式和效果分析 （FEMA）

车身尺寸精度主要包括软模冲压件尺寸精度、分总成尺寸精度和整车尺寸精度三个方面。制造工艺主要包括：零件干涉、孔位偏移、焊点质量和标准件质量等。白车身试制的外观质量通常指白车身外观品质，一般会存在漏焊、半点、毛刺、飞溅、坑包、压痕、扭曲、变形和孔遮蔽等。

3.白车身质量影响因素

在工程设计阶段，产品设计不仅要满足性能要求、经济要求等指标，同时还要满足工艺要求，在保证功能的前提下，要尽量降低工艺生产要求，达到缩短开发周期，降低投产难度的目的。

从产品尺寸特征中和测点中选择出来的反映产品重要功能而且必须保证的尺寸叫做关键尺寸，它在车身尺寸公差控制方面有着直观、简便且与整车质量表现关联性强的特点。关键尺寸可分为测点的距离（如两孔的相对位置）和特征尺寸（如孔径或槽距），两者是相互联系的。是样车试制阶段的重要内容，其主要目的如下：

1）确认样车试制设计阶段定义的关键尺寸是否与相关“功能”之间有较强的关联性，定义的关键尺寸公差值是否能够保证相关功能实现；

2）通过样车试制，评估、预测在量产阶段能否实现设计所定义的关键尺寸公差。底盘关键尺寸作为设计和制造的共同目标，需要充分考虑现行的工艺，实现与设计人员的理想化设计的平衡，通过设计、工艺、制造共同努力实现，充分考虑设计和制造的所有影响因素，对关键尺寸能否实现进行物理评估，并对所发现的问题进行优化和改进。

白车身试制是由众多软模冲压件焊接而成，因此软模冲压件的质量将会直接影响白车身尺寸精度，对于白车身软模冲压件来说，它需要满足一下几点要求：软模件需要具有很高的尺寸精度；要具有准确的形状精度；要具有较高的表面质量；刚性好同时具有较好的工艺性。

焊接夹具的精度是车身焊接精度最根本的保障。夹具的作用是对冲压件定形、定位、夹紧，保证焊后分总成的精度。夹具的定位、夹紧元件设计的合理性和可靠性是白车身焊接精度的重要影响因素。

焊接过程变形也是影响车身焊接精度主要因素，车身焊接精度偏差主要体现在汽车软模冲压件焊后的变形上。导致焊接变形的原因是多方面的，需要采取多种方法同时进行控制，以减小焊接变形，提高车身精度。

4.白车身试制阶段车身质量的控制

4.1焊接夹具的精度控制

焊接夹具定位基准原则上依据尺寸工程部门制定的GDT图纸，夹具设计师可以增加辅助定位但是必须考虑焊接作业焊钳的可达性，增加的辅助定位需要使用方批准同意，对于特殊情况下的零件定位坐标调整，经使用方认可后根据实际情况进行调整。夹具精度一般按如下标准进行控制，不同车企略有区别。

1）主基准定位销的位置精度为±0.1mm；2）定位块的位置精度为±0.2mm；3）定位销直径=冲压件孔直径-0.1mm，公差为-0.05～0mm。夹具匹配过程如下。1）试制前对夹具精度进行检测，保证夹具精度均在公差范围内，具体依据夹具技术协议执行，如夹具到货时，要求夹具厂家提供夹具精度检测报告，到货时进行精度抽检复测，发现精度不符合要求必须让夹具制造商进行重新标定。2）在试制过程中应将夹具作为试制车身分总成或总成的一个尺寸控制基准，用夹具来匹配样件，而不能随意调整夹具。夹具如需调整，在调整前应重新对夹具进行检测，之后再根据检测结果进行分析，做好调整记录，必要时在夹具调整后进行夹具复测。3）如车身数据发生变更，应根据产品设计工程师下发的设计变更内容，对夹具相关部位进行调整或重新加工，并检测调整后的夹具是否符合要求。

4.2软模冲压件质量控制

汽车软模冲压件尺寸精度控制主要从形面、切边、孔的大小和位置度等几方面进行控制。样车试制阶段，软模冲压件制作完成后，为了保证软模件的质量精度，需要对汽车软模冲压件进行检验检测工作，其中主要包括首件三坐标检测及后续批量冲压件的检测。首件的三坐标检测主要是针对首批样件的型面及孔位、孔径进行检测，根据测量报告，对冲压软模进行修改，提高软模冲压件质量。后续批量软模冲压件的检测，通常是利用已确定设计的产品数模，制做对应的检具来检查成型后的冲压件的正确性。对冲压件的质量控制是从源头开始关注影响尺寸精度的型面及关键孔位，逐级控制，进而提高车身质量。

4.3关键尺寸验证

在样车试制阶段，为了验证关键尺寸，收集数据尤其重要。这里收集的数据不仅仅是包括关键尺寸本身的数据，还包括了零部件、小总成、夹具、车身等各级别的相关尺寸数据的测量和关键尺寸相对应的“功能”信息的收集。为了确保样车试制验证准确性和可靠性，必须通过制定严格和有序的测量计划。根据测量计划准备图纸、设备、资源等，确保数据收集的及时性，合理的测量计划是关键尺寸验证的基础。目前主要采取 3 种检测方法，包括检具测量方法、便携式多关节测量机和三坐标机测量。检具测量方法主要适用于冲压单件，便携式多关节测量机适用于夹具、小总成和整车零部件，三坐标测量机主要适用于白车身总成。另外，近年来蓝光扫描仪检测运用兴起，快描扫描检测软模冲压件单件，小总成和整车零部件非常迅速便捷，节省了之前三坐标测量仪编程时间。

关键尺寸验证主要包括测量数据分析、工艺夹具定位验证、拼焊工艺验证和实物控制精度验证。工艺夹具验证主要是确认夹具设计确保关键尺寸的定位、拼焊确保尺寸的工序能力；拼焊工艺验证是通过设定试验方案，确定最佳的焊接工艺，确保量产后的工序能力；实物控制精度验证是由于前面两种验证手段无法保障设计要求，调整工艺，安装整车零部件的方式，提升白车身试制的精度的一种验证方法。在此验证过程中，对冲压软模零部件和总成部件的关键数据进行分析，找出影响功能能力的主要因素，为后期的批量生产提供基础保障。

4.4焊接过程质量控制

车身焊接精度偏差主要体现在软模冲压件焊后的变形上。导致焊接变形的原因是多方面的，需要采取多种方法同时进行控制，以减小焊接变形。其中，焊接顺序对变形影响较大。若焊点分布在同一平面上，从中间向两侧焊接的点焊顺序，焊接变形最小，从一侧向另一次焊接的顺序变形量最大。若焊点不在同一平面上，优先焊接功能面和功能孔周围的焊点。此外，选用合适的焊接设备和使用正确的焊接参数，以及做好员工技能、标准化操作的培训，都能有效的减小焊接变形，提高白车身质量。

结束语

综上所述，从白车身试制的图纸定位点评审、夹具精度确认、冲压软模开发过程确认、软模冲压件精度确认、匹配过程的方法阐述了如何保证样车精度及焊接强度，各个车企都有自己的企业标准，过程基本相同。车身试制工程师需要在实践中不断积累，总结自身在样车试制精度提升方面的经验，为样车试制需求部门提供合格的车身做出努力。

东莞市长东模具有限公司专业为白车身试制开发冲压软模，承接汽车软模手板制作及其它五金手板加工。公司是国家高新技术企业，通过ISO9001及IATF16949认证。对样车开发阶段白车身试制软模开发及所需软模冲压件制作均可在厂内自主完成。公司80%的车身软模冲压件和五金手板等产品出口欧美16个国家，为成功开发的项目有：铃木汽车车身软模试制及软模手板制作，英力士汽车冲压软模开发及软模冲压件手板制作，日产汽车冲压软模开发及软模冲压件制作等。