白濟(jì)榕 張東發(fā) 卓寶

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 概述

汽車焊接工裝中所說的輔助定位不是導(dǎo)航中所說的定位概念，也不是機(jī)械夾具設(shè)計(jì)中所說的過定位。工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制的定位稱為“過定位”[2]這里所說的輔助定位是指工件或作業(yè)在正式作用前采用工裝對(duì)工件或作業(yè)實(shí)施導(dǎo)向、矯形、防錯(cuò)等，和過定位不同的是在時(shí)間上有先后順序差異，起過定位的工裝與基本定位工裝同時(shí)起作用，而輔助定位工裝則在 基礎(chǔ)工裝定位之前起作用，可以持續(xù)作用，也可以在正常工作循環(huán)內(nèi)不起作用，單純只是為了預(yù)防，只有零件定位出現(xiàn)不能接受的錯(cuò)誤時(shí)才起作用。筆者這里將白車身制造過程中的輔助定位分為四大類：導(dǎo)向類、矯形扶正類、防錯(cuò)類和保護(hù)類，分別結(jié)合實(shí)踐進(jìn)行簡(jiǎn)介。

2 輔助限位的三大類型及在實(shí)踐中的應(yīng)用

2.1 導(dǎo)向類

輔助限位一個(gè)非常普遍的使用就是作導(dǎo)向，利用楔形板件或彎曲的桿件組成“漏斗”，將工件引導(dǎo)放入正確的位置，例如圖1，可以使用導(dǎo)向桿將車門外板、頂蓋、大梁等零件順著導(dǎo)向放進(jìn)定位銷中，這可以使零件在沒有機(jī)器人抓手、精準(zhǔn)料框等精準(zhǔn)定位工具的情況下，一次放到位，特別是在全自動(dòng)的主夾具裝頂蓋橫梁情況下，如圖2 所示，如果沒有導(dǎo)向，橫梁孔位偏差較多，超出定位銷錐形面的導(dǎo)向能力，就會(huì)導(dǎo)致橫梁焊偏，戳變形等質(zhì)量問題，或者報(bào)故障停線，造成效率損失。

圖1 使用桿件對(duì)頂蓋進(jìn)行導(dǎo)向

圖2 使用桿件對(duì)主夾具頂蓋橫梁進(jìn)行導(dǎo)向定位

輔助限位的導(dǎo)向作用在白車身制造過程中的應(yīng)用場(chǎng)合遠(yuǎn)不至于此，我們還可以制作簡(jiǎn)易涂膠導(dǎo)向工具，輔助人工涂膠，保證涂膠位置不偏離設(shè)計(jì)值，提升人工涂膠一致性，如圖3 所示。在用手工焊槍進(jìn)行焊接時(shí)，我們可以制作焊鉗導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，幫助員工快速找到焊點(diǎn)位置，如圖4 所示。此外，輔助限位還可以用于車門裝配調(diào)整過程中，例如，白車身側(cè)門幾條縫的間隙我們要控制在4.0mm，那就可以使用4.0mm 的標(biāo)準(zhǔn)塊放在縫隙中，這樣能大大提高門蓋裝調(diào)效率。

圖3 涂膠限位工具使用

圖4 焊鉗導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

作導(dǎo)向的限位工具，不一定是機(jī)械的，我們也可以用激光線標(biāo)出貼車門加強(qiáng)膠片的位置，來提升加強(qiáng)膠片所貼位置的準(zhǔn)確性和一致性。

2.2 矯形類

對(duì)于車身頂蓋、側(cè)圍外板、車門外板等有較大面積的薄板覆蓋件，由于剛性不足，受自重影響，容易變形，在定位時(shí)，就需要增加一系列輔助支撐，來抵消零件形變，如圖5 所示，在側(cè)圍外板上布置多個(gè)尼龍塊，來保證外板定位精度。

圖5 側(cè)圍外板采用尼龍塊輔助定位

零件在生產(chǎn)運(yùn)輸過程中由于磕碰或其他因素難免會(huì)出現(xiàn)一些變形，如圖6 所示，某車型大梁上伸出的鈑金條由于運(yùn)輸過程中撞變形上翻，會(huì)導(dǎo)致該零件與側(cè)圍裝配時(shí)干涉卷邊，為了根治這一問題，在車架中心某個(gè)拼臺(tái)安裝了一組夾具，如圖7 所示，專門用來將此鈑金條矯形，從而解決問題。

圖6 某車型大梁與側(cè)圍搭接鈑金卷邊漏焊

圖7 增加工裝夾具為易變形的鈑金條矯形

又如圖8 所示，后大梁上的小支架由于剛性不足，運(yùn)輸過程中撞變形、焊接時(shí)尺寸不穩(wěn)定等原因，導(dǎo)致其前后方向波動(dòng)超過10mm，而其上有焊點(diǎn)將其與后地板相連，尺寸波動(dòng)直接導(dǎo)致焊點(diǎn)邊緣焊或漏焊，為此，可以在不影響焊接軌跡的情況下，增加一個(gè)位置標(biāo)示桿，一方面識(shí)別有缺陷的物料，另一方面發(fā)現(xiàn)有缺陷的物料時(shí)，只需要用錘子敲到標(biāo)示位置，即可解決這一問題。

圖8 后大梁上小支架位置標(biāo)示桿

2.3 防錯(cuò)類

輔助定位的防錯(cuò)作用是預(yù)防零件裝配出現(xiàn)不可接受的缺陷，在零件合格，定位正確，正常生產(chǎn)情況下，它并不起作用，一旦出現(xiàn)零件裝錯(cuò)，裝配偏差，尺寸不合等問題，它就可以起一個(gè)修正作用。在汽車制造過程中，尾門框區(qū)域錯(cuò)邊，通常是不被允許的，或者錯(cuò)邊量不能超過標(biāo)準(zhǔn)給的上限，這首先不是設(shè)計(jì)上所要的，其次可能導(dǎo)致膠條裝配不當(dāng)，引起漏水等質(zhì)量問題，同理還有前擋玻璃區(qū)域，鈑金錯(cuò)邊也要嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)，為了避免這種嚴(yán)重錯(cuò)邊的質(zhì)量問題發(fā)生，我們可以在焊接工裝上增加“防錯(cuò)邊限位塊”，如圖9所示，當(dāng)尾門框或前風(fēng)窗區(qū)域鈑金錯(cuò)邊，輔助限位就可以將其壓到可接受的范圍內(nèi)，或報(bào)警停線，而正常生產(chǎn)情況下，它們是保持與鈑金離空狀態(tài)的。

圖9 尾門框防錯(cuò)邊限位塊

某車型在裝配側(cè)圍時(shí)，為了防止定位銷松動(dòng)或其他原因?qū)е碌膫?cè)圍下墜，在左右側(cè)圍底部前后各設(shè)置一個(gè)輔助支撐，如圖10 所示。

圖10 側(cè)圍下部支撐

輔助限位還可以在主定位作用之后對(duì)零件進(jìn)行二次定位，從而提升零件空間位置精度，某車型的輪罩外板在車架中心進(jìn)行工裝定位并焊接后，我們發(fā)現(xiàn)由于板件較軟，上側(cè)還存在一定的活動(dòng)量，受擠壓外偏，只有過完主夾具，和集水板下安裝板焊接之后，才徹底固定，所以，在主夾具上增加了一組工裝進(jìn)行輔助定位，在焊接之前，將外偏的輪罩外板壓合，措施實(shí)施后改善明顯，如圖11 所示，公司在其他類似結(jié)構(gòu)的車型上做了推廣。

圖11 主夾具上對(duì)輪罩外板前部Y 向限位

輔助限位也可以和主定位同時(shí)起作用，如圖12 所示案例，由于零件下部焊接后存在變形，導(dǎo)致其上一個(gè)方孔與其他零件匹配時(shí)擋孔，確認(rèn)清楚原因后，在焊接變形區(qū)域增加了一個(gè)定位銷，直徑小于孔位1.5mm，這樣裝件定位時(shí)，就不會(huì)因過定位產(chǎn)生干涉，但當(dāng)焊接過程中，零件末端產(chǎn)生變形時(shí)，該定位銷就起作用，將變形量限制在設(shè)定范圍內(nèi)。

圖12 后側(cè)圍內(nèi)板方孔擋孔問題解決案例

2.4 保護(hù)類

輔助定位的保護(hù)作用主要是通過工裝可以對(duì)比較重要的螺母孔在焊接時(shí)進(jìn)行覆蓋遮住，也就是“堵孔”防止焊渣濺入，導(dǎo)致螺栓滑牙缺陷，另一種常見的是利用磁鐵的吸附力將零件吸住，防止在手松開，工裝運(yùn)動(dòng)過程中，零件掉落，與此類似的有在頂蓋下端設(shè)置一組倒鉤，防止頂蓋在吊起過程中不慎掉下，這可以有效避免嚴(yán)重質(zhì)量問題發(fā)生，給人一種“安全感”。

3 輔助定位的潛在風(fēng)險(xiǎn)

輔助限位在應(yīng)用不當(dāng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的副作用，比如上文提到的“尾門框防錯(cuò)邊夾頭”零件合格，正常裝配時(shí)，它應(yīng)該處于離空狀態(tài)，但如果和零件緊貼，就很可能導(dǎo)致尾門框膠條邊翻轉(zhuǎn)，從而影響寬度方向尺寸；又如主夾具位置的側(cè)圍高度方向支撐，正常情況下應(yīng)該處于離空狀態(tài)，若將其與零件調(diào)貼合，在側(cè)圍外板切邊變長(zhǎng)時(shí)，它會(huì)和定位銷共同起作用，從而形成過定位，這并不是我們想要的；還有一些像零件感應(yīng)器、輔助焊接用工裝由于位置不當(dāng)或焊渣積累，導(dǎo)致與零件干涉，就會(huì)對(duì)整車尺寸產(chǎn)生一定的影響，這就要求我們工程技術(shù)人員應(yīng)該熟悉并了解哪些工裝是輔助限位，它的作用是什么，制定計(jì)劃進(jìn)行檢修和維護(hù)，從而幫助提升白車身制造能力。

4 結(jié)語

白車身制造不能簡(jiǎn)單依賴于六點(diǎn)定位原理，應(yīng)該綜合考慮，在工裝設(shè)計(jì)前期充分了解現(xiàn)有工裝的問題，輸入車間在實(shí)踐中不斷積累的制造經(jīng)驗(yàn)，了解需要用工裝進(jìn)行防錯(cuò)的需求等，輸出含有“輔助定位”的工裝定位策略，減小后期工裝改造帶來的額外成本，減小同平臺(tái)車型重復(fù)開發(fā)導(dǎo)致的浪費(fèi)，不斷豐富“輔助定位知識(shí)庫”，幫助白車身制造工裝定位能力和尺寸精度的不斷提升。