李海波, 華萍萍, 許秀美

(1.柳州五菱汽車工業(yè)有限公司山東分公司, 山東 青島 266000; 2.柳州五菱新能源汽車有限公司, 廣西 柳州 545007)

作為汽車骨架支撐的白車身是保證整車強(qiáng)度和性能的基礎(chǔ)。后部下車體的結(jié)構(gòu)和精度對白車身的尺寸和強(qiáng)度有著舉足輕重的影響[1]。后部下車體前端Z向高的問題是汽車白車身生產(chǎn)過程中常出現(xiàn)的重難點問題,直接影響到各零部件(如門檻、側(cè)圍、前地板等)的尺寸匹配。本文通過魚骨圖對Z向高問題的典型案例進(jìn)行分析,確定關(guān)鍵影響因素,并總結(jié)此類問題的解決方法,以提高產(chǎn)品的一次下線合格率,降低返修成本,為白車身Z向高問題的解決提供一種思路和方法。

1 后部下車體前端Z向高問題

后部下車體前端Z向高問題即為后部下車體前端上翹,圖紙技術(shù)要求、位置及測點如圖1所示,該位置的輪廓度[2]要求為1.5 mm,轉(zhuǎn)為檢具上的檢測標(biāo)準(zhǔn)為(5±0.75)mm,而檢具上的實測數(shù)值為4.3～14.1 mm。后部下車體前端Z向檢具實測數(shù)值詳見表1,問題區(qū)域測點實測合格率僅為11.8%。此區(qū)域在白車身各零件尺寸匹配和焊接時的影響表現(xiàn)為:與前地板配合干涉,導(dǎo)致前地板Z向落不到位;與門檻匹配時存在離空,焊接后會導(dǎo)致門檻Z向偏高;側(cè)圍與門檻匹配,Z向主要依托門檻支撐,門檻Z向高導(dǎo)致側(cè)圍Z向偏高。以上搭接關(guān)系影響到白車身中前地板、門檻、側(cè)圍的匹配性。問題區(qū)域會導(dǎo)致白車身的尺寸合格率降低5%～8%,同時匹配離空時容易導(dǎo)致焊點虛焊,而焊點的焊接強(qiáng)度降低會影響車的剛度。

表1 后部下車體前端Z向高實測數(shù)據(jù)

圖1 問題位置圖紙要求及測點位置示意圖

2 問題分析方法

使用魚骨圖對潛在原因進(jìn)行分析,如圖2所示。針對問題點,選擇層別方法,分別從人、機(jī)、料、法、環(huán)環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)分析[3],找出各類別所有可能的影響因素。將找出的各因素進(jìn)行歸類、整理,明確其從屬關(guān)系,再驗證各個重要因素的影響程度。

圖2 魚骨圖分析潛在原因

2.1 “人”的因素

生產(chǎn)時,生產(chǎn)人員按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書操作,連續(xù)審計50臺后部下車體的生產(chǎn)過程均未發(fā)現(xiàn)異常情況。每10臺后部下車體抽檢1臺進(jìn)行測量,零件尺寸與故障件問題一致,據(jù)此判斷排除“人”的因素。

2.2 “機(jī)”的因素

分析“機(jī)”的主要可能影響因素包括工裝、感應(yīng)器、機(jī)器人[4]。工裝定位滿足圖紙定位策略的要求,并使用三坐標(biāo)逐一對定位銷、定位面檢測確認(rèn),工裝定位準(zhǔn)確、合理[5]。工裝夾緊后,使用塞尺確認(rèn),工裝夾頭夾緊后貼合零件,零件裝件完成后通過感應(yīng)器可以確認(rèn)零件放置到位[6],未發(fā)現(xiàn)異常情況。后部下車體的生產(chǎn)線焊接全部采用機(jī)器人焊接,可以保證焊接一致性。連續(xù)審計50臺后部下車體生產(chǎn)過程中工裝、感應(yīng)器、機(jī)器人狀態(tài)均未發(fā)現(xiàn)異常情況。每10臺后部下車體抽檢1臺進(jìn)行測量,零件尺寸與故障件問題一致,據(jù)此判斷排除“機(jī)”的因素。

2.3 “料”的因素

對產(chǎn)品配合關(guān)系進(jìn)行分析,此位置Z向尺寸相關(guān)聯(lián)的零件有5種:后地板、后地板橫梁一焊合件、后地板橫梁二焊合件、左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件,對零件及其配合關(guān)系展示如圖3所示。對零件在后部下車體上的影響進(jìn)行逐一分析。

圖3 問題位置高相關(guān)零件及其配合關(guān)系展示

2.3.1 后地板

后部下車體前端Z向高直接表現(xiàn)為后地板前端Z向高。通過對后地板的檢測,確認(rèn)滿足產(chǎn)品形位公差±0.5 mm的要求。故后地板對后部下車體前端Z向高問題無影響。

2.3.2 后地板橫梁一焊合件

后地板橫梁一焊合件與后地板前端配合[7],直接影響到后地板前端Z向尺寸。后地板橫梁一焊合件與后地板有三個較大的型面配合,任何一個型面都直接關(guān)系到Z向型面尺寸。驗證方案如下:

1) 方案一,檢具測量后地板橫梁一焊合件尺寸。經(jīng)檢具測量,后地板橫梁一焊合件與后地板前端配合的斜面尺寸不合格,標(biāo)準(zhǔn)為(3±0.5)mm,實測為2.2～3.3 mm。此處型面與后地板前端側(cè)面配合,間隙小直接與后地板干涉,導(dǎo)致后地板無法正常落到位,Z向偏高。

2) 方案二,涂抹紅丹尋找裝配干涉點。經(jīng)多次涂紅丹配合驗證,發(fā)現(xiàn)后地板橫梁一焊合件與后地板配合存在多處干涉點。

將以上兩個方案找出的問題點進(jìn)行返修,將檢具測量點返修至2.5～3.5 mm范圍內(nèi),同時返修消除干涉點,重新焊接總成。后地板Z向間隙明顯改善,其中測點2至5、測點13至16有較大改善。數(shù)據(jù)詳見表2。

表2 后地板橫梁一焊合件返修后測量數(shù)據(jù)

故后地板橫梁一焊合件對后部下車體前端Z向高問題有較大影響。整改方案為整改后地板橫梁一焊合件尺寸不合位置,使其滿足圖紙要求,適配零件[8]尺寸以消除干涉。

2.3.3 后地板橫梁二焊合件

后地板橫梁二位于后部下車體前端,該零件對后地板前端Z向尺寸會有一定影響,位置及配合關(guān)系如圖3所示。如橫梁二焊合件Z向高會將后地板頂起從而引起后地板前端Z向偏高。驗證方案如下:

1) 方案一,檢具測量后部下車體上后地板橫梁二焊合件的型面尺寸。經(jīng)檢具確認(rèn)在后地板橫梁二型面測點的狀態(tài)合格或者Z向偏低,不會引起后地板Z向偏高的問題。

2) 方案二,涂抹紅丹尋找配合干涉點。利用涂抹紅丹方式確定后地板橫梁二焊合件與后地板的干涉點,涂抹紅丹垂直放置后地板焊合件后發(fā)現(xiàn)存在兩個輕微干涉點。去除干涉點后焊接成后部下車體,重新檢測后測量數(shù)據(jù)與未去除干涉點的狀態(tài)基本一致,確認(rèn)該干涉點對后地板前端Z向無影響。

經(jīng)上述驗證方案確認(rèn),后地板橫梁二焊合件對后部下車體前端Z向高問題無影響。

2.3.4 左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件

左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件配合關(guān)系如圖3所示。左/右后大梁加強(qiáng)板焊合件前端Z向直接與后地板配合,Z向型面間隙尺寸將直接影響后地板前端Z向尺寸。前端直角位置處Z向尺寸間接影響后地板,因此位置與后地板橫梁一焊合件配合,若尺寸不合,會將后地板橫梁一焊合件頂高,從而間接影響后地板Z向高度[9]。

經(jīng)對左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件上檢具檢測后確認(rèn),前端與左/右后大梁配合型面Z向檢具間隙為3.5～4.5 mm(標(biāo)準(zhǔn)為3 mm±0.5 mm),而且零件主定位孔存在偏差,導(dǎo)致定位孔入銷困難。左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件的尺寸不合對后地板的影響關(guān)系分析如圖4所示,其檢具間隙偏大會直接導(dǎo)致生產(chǎn)時與后地板配合干涉,使后地板落不到底,Z向偏高。驗證方案為對檢測不合格型面進(jìn)行手工矯合后重新焊接總成進(jìn)行測量,后部下車體Z向尺寸有較大改善,測量結(jié)果見表3。

表3 左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件返修后測量數(shù)據(jù)

圖4 左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件的影響分析

左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件與后地板橫梁一焊合件干涉點消除后,對應(yīng)位置(測點6至12)有0.4～2.6 mm改善;左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件與左/右后大梁配合面矯合后,測點1至5的尺寸有0.4～3.6 mm的改善,測點13至17的尺寸有1.7～6.0 mm的改善;左側(cè)Z向偏差最大位置測點4由9.6 mm降低到6.2 mm,右側(cè)Z向偏差最大位置測點14由14.1 mm降低到8.5 mm。

綜上分析得知,左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件對后部下車體前端Z向高問題有明顯影響。整改方案為整改尺寸不合位置使其滿足圖紙要求。

對“料”的因素分析總結(jié)如下:后地板橫梁一焊合件、左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件三個零件對后部下車體前端Z向高問題都有較大影響。按前面驗證情況得出的結(jié)論進(jìn)行整改或適配。

2.4 “法”的因素

在對焊接質(zhì)量和產(chǎn)品尺寸綜合考慮的基礎(chǔ)上,在產(chǎn)品開發(fā)初期即對焊接位置、焊接參數(shù)和焊接順序進(jìn)行調(diào)整驗證[10]。目前已調(diào)整至最優(yōu)狀態(tài)。后續(xù)再做優(yōu)化僅針對生產(chǎn)效率方面,故“法”不作為重點分析項。

2.5 “環(huán)”的因素

生產(chǎn)環(huán)境的溫度、濕度等對產(chǎn)品尺寸影響驗證如下:在不同溫度和濕度的環(huán)境下,分5批次生產(chǎn)驗證,每批抽檢3臺進(jìn)檢具測量,與故障件問題一致,據(jù)此排除“環(huán)”的因素。

3 整改措施及效果

后部下車體前端Z向高問題,分別從人、機(jī)、料、法、環(huán)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析,確定主要影響因素為:后地板橫梁一焊合件型面尺寸、左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件的型面尺寸。

3.1 后地板橫梁一焊合件整改措施

后地板橫梁一焊合件的原標(biāo)準(zhǔn)為(3±0.5)mm,因尺寸調(diào)整合格后局部位置仍存在干涉,故調(diào)整此位置的標(biāo)準(zhǔn)為(2.5±0.5)mm,標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整前后圖紙要求如圖5所示。

圖5 后地板橫梁一焊合件型面適配要求

3.2 左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件整改措施

整改左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件的關(guān)鍵型面尺寸,以符合產(chǎn)品圖紙要求的(3±0.5)mm,型面要求如圖6所示。

圖6 左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件型面要求

3.3 整改效果

經(jīng)模具研配[11],后地板橫梁一焊合件、左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件型面整改至滿足圖紙及適配要求。后部下車體前端Z向測點,整改前實測為4.3～14.1 mm。整改后數(shù)據(jù)見表4,實測為4.3～5.9 mm,最大偏差值由9.1 mm減小到0.9 mm,此區(qū)域測點合格率由11.8%提高到88.2%,滿足顧客的要求(合格率≥85%),且經(jīng)過顧客端白車身焊接驗證確認(rèn),對其尺寸及強(qiáng)度的不利影響已消除,問題得以解決。

表4 后部下車體前端Z向高問題整改完成后實測數(shù)據(jù)

4 結(jié) 論

對于汽車白車身生產(chǎn)過程出現(xiàn)的Z向高的問題[12],通過對人、機(jī)、料、法、環(huán)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面分析,并經(jīng)過實踐檢驗,得出對產(chǎn)品尺寸影響最為關(guān)鍵的是“料”的因素的結(jié)論。問題分析及解決方法總結(jié)如下:

1) 逐一列出與問題相關(guān)的零件,確定對問題點有影響的型面尺寸并分析影響方向,注意間接影響點。

2) 通過檢具逐一檢測零件是否滿足圖紙要求;不合格位置進(jìn)行手工矯合后驗證,對比數(shù)據(jù)變化情況,確認(rèn)不合格位置對問題是否有影響,以確定產(chǎn)生問題的關(guān)鍵零件及關(guān)鍵位置。

3) 在零件尺寸整改滿足圖紙要求后進(jìn)行生產(chǎn)驗證,如問題未完全解決,可適當(dāng)調(diào)整尺寸要求。如在前期分析驗證過程中已確認(rèn)產(chǎn)品滿足圖紙要求但不能完全解決的情況下,可直接調(diào)整圖紙要求,適配零件尺寸至合理范圍。

4) 總結(jié)同類型問題解決經(jīng)驗,在后續(xù)車型開發(fā)中,進(jìn)行尺寸鏈設(shè)計時對影響Z向尺寸直接相關(guān)零件(如后地板橫梁一焊合件)采用偏公差,對影響Z向尺寸間接相關(guān)零件(如左/右后大梁前加強(qiáng)板焊合件)采用對稱公差。提前識別關(guān)鍵位置,在保證產(chǎn)品合格率的同時重點監(jiān)控關(guān)鍵位置。按此經(jīng)驗優(yōu)化開發(fā)的兩款新產(chǎn)品時,其對應(yīng)測點合格率為88%以上,相近位置測量數(shù)據(jù)最大偏差值為0.9～1.0 mm,符合顧客的要求(合格率≥85%),故此類方法可解決類似的Z向高問題。