张太肖 何金蓉

摘 要：针对某车型悬置安装点偏差的问题，介绍了工装定位的基本原理以及工装关夹顺序对尺寸搭接影响的机理，提出通过优化工装关夹顺序的方式来解决尺寸偏差的问题，为各主机厂在项目前期工装设计等提供参考借鉴。

关键词：工装定位;工装关夹顺序;悬置安装点;控制方法

1 前言

白车身的制造精度是评价整车质量的重要技术指标，它直接影响到整车的安全性，美观性和整车NVH等性能。有数据统计显示，绝大部分的白车身制造误差是焊接工装的定位误差造成的，因此，如何有效保障焊接夹具的精度与质量，优化、减少和控制焊接工装的定位误差？各个主机厂通常会从工装的加工精度、耐磨性和刚度等等方面来研究，而往往会忽略工装运动过程（关夹顺序）对白车身尺寸的影响而造成不必要的质量缺陷。

2 白车身的工装定位原理

白车身是由成千上万个零件焊接连接而成，如何保证零件在它该在的位置，位置不存在偏差，这就由零件的定位工装来决定。

对一般工件而言，其空间位置的不确定性可按一定的直角坐标系分为六个独立的自由度：沿X、Y、Z轴的平动和绕X、Y、Z轴的转动。通过不在同一直线上的定位基准Z1、Z2、Z3限制沿工件三个自由度（沿Z轴的平动、绕X、Y轴的转动），通过定位基准Y1、Y2限制两个自由度（沿Y轴的平动、绕Z轴的转动），通过定位基准X1限制剩下的一个自由度（沿X轴的平动），因此工件的空间六个自由度都得到了控制——称为“六点定位准则”，如图1所示。

3 白车身的工装定位的工作步骤

白车身的工装定位主要分为定位（零件装配放置）、夹紧（工装关夹）、点固（定位焊接）、焊接几个工作步骤，如图2所示。

4 工装关夹顺序对白车身尺寸影响的机理

大部分零件C基准均为固定结构，但是由于零件結构或装配工艺等原因，部分C基准需要采用活动式基准。理论上基准与夹紧装置之间的缝隙应等于板件厚度L0=h，但是为防止钣金在焊接时受外力产生位移，基准与夹紧块之间的距离需小于钣金厚度L1V1，钣金的位置将偏移正确位置。如果气缸1的推进力F1大于气缸2的推进力F2，钣金位置可能会被纠正。但是如果F1≤F2，钣金的位置将无法被纠正。综上，工装的关夹顺序将为直接影响到白车身的尺寸状态。

因此，工装的关夹顺序必须是基准的关夹优先其余夹紧面，同时条件允许时，定位面的气缸压紧力需大于夹紧块的气缸压紧力。

5 工装关夹顺序对尺寸搭接的影响实例分析

某车型的前车架主要由前纵梁、前轮罩、前围板、前轮罩外板、上弯梁支撑板等等零件组成，结构如图4所示。

1-左上湾梁支撑板;2-左前纵梁;3-左轮罩外板;4-左前轮罩;5-前围板总成;

6-右前纵梁;7-右前轮罩; 8-右轮罩外板;9-右上湾梁支撑板;10-上湾梁

前车架是白车身框架的主要组成部分，而且对尺寸精度要求高。例如而翼子板、前大灯、前保总成等安装点在上湾梁上，其安装点偏差也将直接影响到整车的前脸零件的匹配状态，影响感知质量。发动机悬置安装点与副车架安装点均在前纵梁上，其尺寸偏差将直接影响到整车关键性能，如可能导致发动机抖动、前轮倾角不合导致整车跑偏等等。

某车型发动机悬置安装点Y向偏差-3～2.0mm，而且波动大，公差±1.2mm，超出设计值。在拼台上使用便携式三坐标测量仪测量轮罩推进前后发动机悬置安装点Y向数据变化，发现推进过程中后悬置安装点Y向偏约2.0mm，数据如表1所示。因此可以判定该安装点出现偏差主要是由于工装关夹导致。

6 工装关夹顺序对尺寸搭接的影响控制方法

为有效控制悬置安装点，我们对焊接工位工装关夹顺序进行优化。原有工装关夹顺序为前轮罩夹紧→轮罩滑移→前纵梁关夹。由于轮罩在前纵梁未夹紧状态推进导致前纵梁Y向被顶到旋转，而且后续前纵梁夹紧工装已经无法纠正前纵梁位置，从而导致前纵梁翻转，悬置安装点Y向偏差。改进后的关夹顺序为前纵梁夹紧→前轮罩夹紧→轮罩滑移推进，更改后的关夹逻辑在轮罩滑移推进前，前纵梁以及轮罩已经属于夹紧状态，轮罩滑移的推进力已经无法使前纵梁产生旋转，见图6。

在工装关夹顺序更改后，重新使用便携式三坐标测量仪测量轮罩推进前后发动机悬置安装点Y向数据变化，轮罩推进前后，悬置安装安装点最大变化量为0.1mm，数据如表2所示，基本符合要求。

同时通过双悬臂式三坐标测量机收集改进工装顺序前后半个月的离线数据，对比改进前后的测点是否有改善。悬置安装点数据如图8所示，改进前安装点Y向偏差约2.0～2.5mm，通过优化改进工装顺序逻辑，改进后的悬置安装点Y向在理论值0±1.0mm范围内，悬置安装点Y向偏差问题得到有效解决。

7 结束语

本文分析了工装关夹顺序对白车身尺寸搭接影响的形成机理，并结合主机厂实际案例，介绍工装关夹顺序对尺寸搭接的影响，通过优化工装关夹顺序的措施来解决尺寸偏差问题。验证结果表明，工装关夹顺序对白车身尺寸有重大影响，可通过优化工装关夹顺序来改进白车身尺寸偏差。

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