李宁　王书勤　陈潇颖

摘 要：防错技术是利用防错结构、装置减少制造缺陷的一种工程技术。防错技术在白车身制造中的应用，有效的降低了出现产品质量问题的风险。针对白车身装配焊接的零件防错设计中经常遇到的问题，进行综合分析，并简要介绍了研究白车身装配焊接零件防错设计的现实意义、白车身装配焊接零件的防错设计原则，如通用性、差异性、唯一性、相容性原则等，提出白车身装配焊接的零件防错设计优化要点，希望能够给相关设计人员提供有效的建议和帮助。

关键词：白车身；装配焊接防错；通用性；差异性；唯一性

1 引言

白车身总体生产质量的好坏，对车辆的各项性能影响较大，影响白车身质量的因素比较多，部分因素埋藏在白车身于设计环节，增加了以后的更改难度，也增加更改成本。由于白车身内部零件特别多，大约在300到400个左右，这么多的零件，在焊接的过程之中，很容易出现错用，增加返工时间，甚至会引起出现机械故障，零件报废的事故。鉴于此，本文主要分析白车身装配焊接零件防错设计要点。

2 研究白车身装配焊接零件防错设计的现实意义

将车身装配防错设计理念运用到白车身设计环节，能够减少焊接缺陷的出现，真正实现零缺陷目标。在ISO/TS 16949当中，防错的定义为防止不合格产品的制造而进行的产品和制造过程的设计与开发，APQP以及FMEA参考手册当中明确指明要采取防错技术，其是实现产品质量前期策划以及潜在失效和后果分析所不可缺少的一种技术。近几年来，防错技术的应用范围不断扩大，已经逐渐成为建立零缺陷质量控制体系的重要途径，从防错角度来分析，面对白车身制造设计，能够将不同的设计理念进行完美融合，对原有的设计方案起到有效补充。在设计阶段，设计人员通过运用防错设计理念，能够减少其他零件与设备发生错用现象，降低制造成本。

3 白车身装配焊接零件的防错设计原则

3.1 通用性

白车身的生产规模比较大，通常采用大批量模式进行生产，亦或是多车型共线生产模式。因为零件类型与数量均比较多，外形类似的零件也特别多，焊接人员在装配焊接的过程之中，通过简单的目视不易完全区分零件间的异同，经常出现焊接位置错误现象。即便是焊接过后能够发现问题，很多零件仍然会出现取放反复现象，对白车身的生产效率产生影响。故在设计的过程当中，设计人员需要遵守通用性设计原则，将结构、尺寸比较接近的焊接零件，尽可能的做成通用件，保持零件间的通用性[1]。

3.2 差异性

与通用性原则不同，在设计白车身焊接零件时，如果发现近似的两个零件不能设计成通用件，设计人员则需要结合差异性原则，将两个零件间的差异不断放大，让焊接人员经过初步判断或者防错设施，能够准确区分零件。通过改变两个相似零件的结构，在局部位置增加其显著特征，不断提升两个或者三个相似零件之间的差异性，保证零件得到更好识别。例如，在白车身两侧的对称零件当中，由于这两个零件的相似性较强，焊接人员很难区分，设计人员可以在其中一个零件某个部位添加三角筋，焊接人员能够准确区分。

3.3 唯一性

在白车身装配过程之中，大部分零件误装均是因为零件装配时选用的零件不准确，错误的将其他零件焊接在该部位，虽然零件匹配度较差，但是，焊接人员或者检验人员很难发现问题。另外，如果焊接角度不同，即使是正确的零件，也会影响其焊接质量。因为零件具有一定的相似性，焊接人员在取件时，很容易出现错误，而正确的零件，由于旋转角度不同，虽然能够有效满足夹具的装夹功能，也非常容易出现错误焊接现象。因此，在设计零件时，设计人员需要加强对夹具的设计，让特定的零件能够在工装夹具上实现唯一放置，杜绝零件装配错误放置现象的发生[2]。

3.4 相容性

将零件放置在工装夹具之上，焊接人员不必考虑零件位置，不管怎样放置零件，对其正常使用功能不会产生任何影响，对零件的焊接位置也没有明确要求。在焊接中心轴对称零件时，该项原则能够更好体现。在零件设计时，由于零件自身具有良好的对称性能，将其直接放到夹具装夹之上，焊接人員可以随意旋转放置零件，由于零件属于轴对称，其功能仍然能够正常发挥。

4 白车身装配焊接的零件防错设计优化

4.1 防错标识

白车身装配焊接的零件防错设计中，设计人员需要设计科学的防错标识，一般来讲，防错标识主要分为两种，分别是硬防错（物理防错）与软防错（工人目视）。其中，硬防错主要指的是运用物理防错理念，加强零件定位孔设计，不同的焊接零件，其定位孔大小各不相同，包括零件的错位特征，

与硬防错标识不同，软防错途径更为多样化。下面先介绍软防错的种类：

第一，利用数字进行标识，将其编号为1、2、3，主要用于顶盖上部的顶梁。

第二，利用箭头方式（→），主要用于区别安装方向。

第三，在零件上增加其他记号，比如在零件左右两侧标识英文字母，L、R，L代表左侧，R代表右侧；或者增加配置记号，LV0，LV1，用于区别不同配置的零件。

第四，可以在零件上印好零件号[3]，通过查看零件号来确认零件的准确性。

4.2 防错结构

与防错标识不同，防错结构的特征更为显著，属于主动防错的一种，需要产品设计与工装设计相结合，它能在软防错的基础上对零件防错提供更安全的保障。

4.2.1 定位孔

如下图，对于结构外观基本一致的零件，如果定位孔位置也一致，则可以设计采用不同的尺寸定位孔，如果选用的零件或者安装方向不正确，则零件无法装配进入定位孔内。

4.2.2 定位缺口

在零件某个部位设置缺口，工装夹具挡块能够填充缺口，则确保零件安装到位。

4.2.3 防错台阶

功能与定位缺口类似，在焊接零件时，选择的零件不正确或者安装方向不正确，则台阶会与定位工装干涉，出现无法安装的情况。

零件设计时采用防错结构，能够帮助焊接人员全面了解零件装配位置，充分体现了零件装配位置的唯一特性，设计人员需要根据定位孔的間距与大小，对相应零件进行中心对称面偏距设计。定位孔防错结构如图1所示。

实例：顶盖上的横梁包含三种防错方式，数字防错用于区别顶梁之间彼此的区别，箭头防错用于识别安装方向，定位孔防错用于工人目视出错时的另一重保障，左右定位孔径不一致，方向装错，则无法装配到位。

4.3 防错工装

防错工装指的是利用工装夹具，包括车间中的辅助工具，达到零件防错目的。

常用的防错装置主要有限位开关、定位销、失控报警、计数器以及传感器、光电开关、图像识别等。应用实例：

4.3.1 定位销：一些不同车型的总成零件外形十分相近，针对装配零件的外形以及夹具的构造特征，在装配后的总成处安装分类定位销，以此来防止不同车型装错的现象。

4.3.2 利用车型配置不同、冲压件状态差异，增加电磁传感器用于防错：如厂内某车型和其升级款车型侧围总成分拼在同一工装上焊装，生产时车型批次切换比较频繁，为预防出现装错而造成侧围报废问题，在工装上零件差异处增加电磁传感器（如图2、图3），当电磁阀感应零件状态与程序设定不一致时就会停止夹具工作（升级款车型无感应特征），只有当侧围外板均正确安装时夹具才能正确装夹，杜绝了零件错装问题。

4.3.3 导向定位块：一些车型零件本体同加强板焊接位置处于零件的背面，导致无法保证焊点的位置，在夹具上增加导向定位块，能够有效解决焊接位置难以保证的问题。

4.3.4 焊点计数器：在车身焊接时焊点数量较多的工位，由于各方面因素的影响，容易出现焊点漏焊的问题，对车身强度造成很大的影响。采用焊点计数器，配以相应的程序，可有效的防止漏焊点的问题。

4.3.5 图像识别技术：在白车身生产制造过程中，往往涉及到很多孔洞，利用零件上孔洞的差异，从而区别零件的差异。视觉传感器在光源的配合下抓取合适大小的图片，通过检测工具来判断有无孔的存在，最终判定零件有无装错。

除此之外，设计人员可以安装防错传感器，焊接人员利用该传感器，能够在规定的时间内探测零件特征，并做好识别工作，进一步了解各个零件的高低配置，结合零件高低配差异，在指定的位置进行零件焊接。对于设计人员来说，通过遵守通用性原则，将两个比较相似的零件设计成通用零件，减少误取现象的出现。对于相似度较大的零件，由于其功能不同，设计人员需要遵守差异性原则，将其设计成差异较大的零件，保证各项焊接零件更好区分[4]。

5 结束语

综上所述，在白车身制造前期，注重在设计过程中融于防错设计的思想，结合生产线的车型特点，通过全面的了解白车身装配焊接的零件防错设计优化途径，科学设计和使用防错标识、防错结构、防错工装等等，能够保证白车身装配焊接的零件防错效果得到更好提升，减少误取误装现象的发生。对于设计人员而言，要树立正确的零件防错设计意识，结合工艺工装区域提出的建议，对原有的零件防错设计方案进行改进，并遵守防错设计原则，从而有效提升公司产品的质量，同时能更有效的降低因制造误差产生的成本。

参考文献：

[1]门平.白车身焊接装配的质量控制方法[J].工程技术研究，2016，（05）：163+172.

[2]曾超，刘坚，李蓉.基于MEWMA控制图的车身焊接装配尺寸偏差控制研究[J].中国机械工程，2014，25（05）：692-697.

[3]吴剑.CATIA柔性子装配模拟车身焊接夹具运动的设计方法[J].汽车工艺与材料，2013，（04）：13-16.

[4]刘步丰，朱文峰.从电阻点焊（RSW）到摩擦点焊（FSW）——铝合金车身焊接装配新工艺[J].科技资讯，2015，（08）：18-19.