李寧　王書勤　陳瀟穎

摘 要：防錯(cuò)技術(shù)是利用防錯(cuò)結(jié)構(gòu)、裝置減少制造缺陷的一種工程技術(shù)。防錯(cuò)技術(shù)在白車身制造中的應(yīng)用，有效的降低了出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)白車身裝配焊接的零件防錯(cuò)設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的問題，進(jìn)行綜合分析，并簡(jiǎn)要介紹了研究白車身裝配焊接零件防錯(cuò)設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)意義、白車身裝配焊接零件的防錯(cuò)設(shè)計(jì)原則，如通用性、差異性、唯一性、相容性原則等，提出白車身裝配焊接的零件防錯(cuò)設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)，希望能夠給相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供有效的建議和幫助。

關(guān)鍵詞：白車身；裝配焊接防錯(cuò)；通用性；差異性；唯一性

1 引言

白車身總體生產(chǎn)質(zhì)量的好壞，對(duì)車輛的各項(xiàng)性能影響較大，影響白車身質(zhì)量的因素比較多，部分因素埋藏在白車身于設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，增加了以后的更改難度，也增加更改成本。由于白車身內(nèi)部零件特別多，大約在300到400個(gè)左右，這么多的零件，在焊接的過程之中，很容易出現(xiàn)錯(cuò)用，增加返工時(shí)間，甚至?xí)鸪霈F(xiàn)機(jī)械故障，零件報(bào)廢的事故。鑒于此，本文主要分析白車身裝配焊接零件防錯(cuò)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

2 研究白車身裝配焊接零件防錯(cuò)設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)意義

將車身裝配防錯(cuò)設(shè)計(jì)理念運(yùn)用到白車身設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，能夠減少焊接缺陷的出現(xiàn)，真正實(shí)現(xiàn)零缺陷目標(biāo)。在ISO/TS 16949當(dāng)中，防錯(cuò)的定義為防止不合格產(chǎn)品的制造而進(jìn)行的產(chǎn)品和制造過程的設(shè)計(jì)與開發(fā)，APQP以及FMEA參考手冊(cè)當(dāng)中明確指明要采取防錯(cuò)技術(shù)，其是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量前期策劃以及潛在失效和后果分析所不可缺少的一種技術(shù)。近幾年來，防錯(cuò)技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，已經(jīng)逐漸成為建立零缺陷質(zhì)量控制體系的重要途徑，從防錯(cuò)角度來分析，面對(duì)白車身制造設(shè)計(jì)，能夠?qū)⒉煌脑O(shè)計(jì)理念進(jìn)行完美融合，對(duì)原有的設(shè)計(jì)方案起到有效補(bǔ)充。在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員通過運(yùn)用防錯(cuò)設(shè)計(jì)理念，能夠減少其他零件與設(shè)備發(fā)生錯(cuò)用現(xiàn)象，降低制造成本。

3 白車身裝配焊接零件的防錯(cuò)設(shè)計(jì)原則

3.1 通用性

白車身的生產(chǎn)規(guī)模比較大，通常采用大批量模式進(jìn)行生產(chǎn)，亦或是多車型共線生產(chǎn)模式。因?yàn)榱慵愋团c數(shù)量均比較多，外形類似的零件也特別多，焊接人員在裝配焊接的過程之中，通過簡(jiǎn)單的目視不易完全區(qū)分零件間的異同，經(jīng)常出現(xiàn)焊接位置錯(cuò)誤現(xiàn)象。即便是焊接過后能夠發(fā)現(xiàn)問題，很多零件仍然會(huì)出現(xiàn)取放反復(fù)現(xiàn)象，對(duì)白車身的生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響。故在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員需要遵守通用性設(shè)計(jì)原則，將結(jié)構(gòu)、尺寸比較接近的焊接零件，盡可能的做成通用件，保持零件間的通用性[1]。

3.2 差異性

與通用性原則不同，在設(shè)計(jì)白車身焊接零件時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)近似的兩個(gè)零件不能設(shè)計(jì)成通用件，設(shè)計(jì)人員則需要結(jié)合差異性原則，將兩個(gè)零件間的差異不斷放大，讓焊接人員經(jīng)過初步判斷或者防錯(cuò)設(shè)施，能夠準(zhǔn)確區(qū)分零件。通過改變兩個(gè)相似零件的結(jié)構(gòu)，在局部位置增加其顯著特征，不斷提升兩個(gè)或者三個(gè)相似零件之間的差異性，保證零件得到更好識(shí)別。例如，在白車身兩側(cè)的對(duì)稱零件當(dāng)中，由于這兩個(gè)零件的相似性較強(qiáng)，焊接人員很難區(qū)分，設(shè)計(jì)人員可以在其中一個(gè)零件某個(gè)部位添加三角筋，焊接人員能夠準(zhǔn)確區(qū)分。

3.3 唯一性

在白車身裝配過程之中，大部分零件誤裝均是因?yàn)榱慵b配時(shí)選用的零件不準(zhǔn)確，錯(cuò)誤的將其他零件焊接在該部位，雖然零件匹配度較差，但是，焊接人員或者檢驗(yàn)人員很難發(fā)現(xiàn)問題。另外，如果焊接角度不同，即使是正確的零件，也會(huì)影響其焊接質(zhì)量。因?yàn)榱慵哂幸欢ǖ南嗨菩?，焊接人員在取件時(shí)，很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，而正確的零件，由于旋轉(zhuǎn)角度不同，雖然能夠有效滿足夾具的裝夾功能，也非常容易出現(xiàn)錯(cuò)誤焊接現(xiàn)象。因此，在設(shè)計(jì)零件時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要加強(qiáng)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)，讓特定的零件能夠在工裝夾具上實(shí)現(xiàn)唯一放置，杜絕零件裝配錯(cuò)誤放置現(xiàn)象的發(fā)生[2]。

3.4 相容性

將零件放置在工裝夾具之上，焊接人員不必考慮零件位置，不管怎樣放置零件，對(duì)其正常使用功能不會(huì)產(chǎn)生任何影響，對(duì)零件的焊接位置也沒有明確要求。在焊接中心軸對(duì)稱零件時(shí)，該項(xiàng)原則能夠更好體現(xiàn)。在零件設(shè)計(jì)時(shí)，由于零件自身具有良好的對(duì)稱性能，將其直接放到夾具裝夾之上，焊接人員可以隨意旋轉(zhuǎn)放置零件，由于零件屬于軸對(duì)稱，其功能仍然能夠正常發(fā)揮。

4 白車身裝配焊接的零件防錯(cuò)設(shè)計(jì)優(yōu)化

4.1 防錯(cuò)標(biāo)識(shí)

白車身裝配焊接的零件防錯(cuò)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要設(shè)計(jì)科學(xué)的防錯(cuò)標(biāo)識(shí)，一般來講，防錯(cuò)標(biāo)識(shí)主要分為兩種，分別是硬防錯(cuò)（物理防錯(cuò)）與軟防錯(cuò)（工人目視）。其中，硬防錯(cuò)主要指的是運(yùn)用物理防錯(cuò)理念，加強(qiáng)零件定位孔設(shè)計(jì)，不同的焊接零件，其定位孔大小各不相同，包括零件的錯(cuò)位特征，

與硬防錯(cuò)標(biāo)識(shí)不同，軟防錯(cuò)途徑更為多樣化。下面先介紹軟防錯(cuò)的種類：

第一，利用數(shù)字進(jìn)行標(biāo)識(shí)，將其編號(hào)為1、2、3，主要用于頂蓋上部的頂梁。

第二，利用箭頭方式（→），主要用于區(qū)別安裝方向。

第三，在零件上增加其他記號(hào)，比如在零件左右兩側(cè)標(biāo)識(shí)英文字母，L、R，L代表左側(cè)，R代表右側(cè)；或者增加配置記號(hào)，LV0，LV1，用于區(qū)別不同配置的零件。

第四，可以在零件上印好零件號(hào)[3]，通過查看零件號(hào)來確認(rèn)零件的準(zhǔn)確性。

4.2 防錯(cuò)結(jié)構(gòu)

與防錯(cuò)標(biāo)識(shí)不同，防錯(cuò)結(jié)構(gòu)的特征更為顯著，屬于主動(dòng)防錯(cuò)的一種，需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工裝設(shè)計(jì)相結(jié)合，它能在軟防錯(cuò)的基礎(chǔ)上對(duì)零件防錯(cuò)提供更安全的保障。

4.2.1 定位孔

如下圖，對(duì)于結(jié)構(gòu)外觀基本一致的零件，如果定位孔位置也一致，則可以設(shè)計(jì)采用不同的尺寸定位孔，如果選用的零件或者安裝方向不正確，則零件無法裝配進(jìn)入定位孔內(nèi)。

4.2.2 定位缺口

在零件某個(gè)部位設(shè)置缺口，工裝夾具擋塊能夠填充缺口，則確保零件安裝到位。

4.2.3 防錯(cuò)臺(tái)階

功能與定位缺口類似，在焊接零件時(shí)，選擇的零件不正確或者安裝方向不正確，則臺(tái)階會(huì)與定位工裝干涉，出現(xiàn)無法安裝的情況。

零件設(shè)計(jì)時(shí)采用防錯(cuò)結(jié)構(gòu)，能夠幫助焊接人員全面了解零件裝配位置，充分體現(xiàn)了零件裝配位置的唯一特性，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)定位孔的間距與大小，對(duì)相應(yīng)零件進(jìn)行中心對(duì)稱面偏距設(shè)計(jì)。定位孔防錯(cuò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

實(shí)例：頂蓋上的橫梁包含三種防錯(cuò)方式，數(shù)字防錯(cuò)用于區(qū)別頂梁之間彼此的區(qū)別，箭頭防錯(cuò)用于識(shí)別安裝方向，定位孔防錯(cuò)用于工人目視出錯(cuò)時(shí)的另一重保障，左右定位孔徑不一致，方向裝錯(cuò)，則無法裝配到位。

4.3 防錯(cuò)工裝

防錯(cuò)工裝指的是利用工裝夾具，包括車間中的輔助工具，達(dá)到零件防錯(cuò)目的。

常用的防錯(cuò)裝置主要有限位開關(guān)、定位銷、失控報(bào)警、計(jì)數(shù)器以及傳感器、光電開關(guān)、圖像識(shí)別等。應(yīng)用實(shí)例：

4.3.1 定位銷：一些不同車型的總成零件外形十分相近，針對(duì)裝配零件的外形以及夾具的構(gòu)造特征，在裝配后的總成處安裝分類定位銷，以此來防止不同車型裝錯(cuò)的現(xiàn)象。

4.3.2 利用車型配置不同、沖壓件狀態(tài)差異，增加電磁傳感器用于防錯(cuò)：如廠內(nèi)某車型和其升級(jí)款車型側(cè)圍總成分拼在同一工裝上焊裝，生產(chǎn)時(shí)車型批次切換比較頻繁，為預(yù)防出現(xiàn)裝錯(cuò)而造成側(cè)圍報(bào)廢問題，在工裝上零件差異處增加電磁傳感器（如圖2、圖3），當(dāng)電磁閥感應(yīng)零件狀態(tài)與程序設(shè)定不一致時(shí)就會(huì)停止夾具工作（升級(jí)款車型無感應(yīng)特征），只有當(dāng)側(cè)圍外板均正確安裝時(shí)夾具才能正確裝夾，杜絕了零件錯(cuò)裝問題。

4.3.3 導(dǎo)向定位塊：一些車型零件本體同加強(qiáng)板焊接位置處于零件的背面，導(dǎo)致無法保證焊點(diǎn)的位置，在夾具上增加導(dǎo)向定位塊，能夠有效解決焊接位置難以保證的問題。

4.3.4 焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器：在車身焊接時(shí)焊點(diǎn)數(shù)量較多的工位，由于各方面因素的影響，容易出現(xiàn)焊點(diǎn)漏焊的問題，對(duì)車身強(qiáng)度造成很大的影響。采用焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器，配以相應(yīng)的程序，可有效的防止漏焊點(diǎn)的問題。

4.3.5 圖像識(shí)別技術(shù)：在白車身生產(chǎn)制造過程中，往往涉及到很多孔洞，利用零件上孔洞的差異，從而區(qū)別零件的差異。視覺傳感器在光源的配合下抓取合適大小的圖片，通過檢測(cè)工具來判斷有無孔的存在，最終判定零件有無裝錯(cuò)。

除此之外，設(shè)計(jì)人員可以安裝防錯(cuò)傳感器，焊接人員利用該傳感器，能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)探測(cè)零件特征，并做好識(shí)別工作，進(jìn)一步了解各個(gè)零件的高低配置，結(jié)合零件高低配差異，在指定的位置進(jìn)行零件焊接。對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說，通過遵守通用性原則，將兩個(gè)比較相似的零件設(shè)計(jì)成通用零件，減少誤取現(xiàn)象的出現(xiàn)。對(duì)于相似度較大的零件，由于其功能不同，設(shè)計(jì)人員需要遵守差異性原則，將其設(shè)計(jì)成差異較大的零件，保證各項(xiàng)焊接零件更好區(qū)分[4]。

5 結(jié)束語

綜上所述，在白車身制造前期，注重在設(shè)計(jì)過程中融于防錯(cuò)設(shè)計(jì)的思想，結(jié)合生產(chǎn)線的車型特點(diǎn)，通過全面的了解白車身裝配焊接的零件防錯(cuò)設(shè)計(jì)優(yōu)化途徑，科學(xué)設(shè)計(jì)和使用防錯(cuò)標(biāo)識(shí)、防錯(cuò)結(jié)構(gòu)、防錯(cuò)工裝等等，能夠保證白車身裝配焊接的零件防錯(cuò)效果得到更好提升，減少誤取誤裝現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，要樹立正確的零件防錯(cuò)設(shè)計(jì)意識(shí)，結(jié)合工藝工裝區(qū)域提出的建議，對(duì)原有的零件防錯(cuò)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)，并遵守防錯(cuò)設(shè)計(jì)原則，從而有效提升公司產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)能更有效的降低因制造誤差產(chǎn)生的成本。

參考文獻(xiàn)：

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[4]劉步豐，朱文峰.從電阻點(diǎn)焊（RSW）到摩擦點(diǎn)焊（FSW）——鋁合金車身焊接裝配新工藝[J].科技資訊，2015，（08）：18-19.