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副车架装配质量控制技术研究 摘要 f 随着世界经济一体化进程的加快，国内汽车市场的竞争日趋激烈，制造质 量将成为决定竞争力的主要因素。轿车车体制造的尺寸精度直接影响到诸如噪 声、行驶平稳性等整车功能质量。轿车底盘主要由冲焊件组成，它作为发动机、 变速器、操作机构等的基础支承部件，不仅关系到其他零部件总成的位置精度， 而且影响到整车的运行平稳性。副车架是轿车( 如桑塔纳、别克等) 底盘前桥 的一个重要组成部分，主要用做发动机、变速箱的支承，其功能决定了对刚度 和制造精度具有较高要求。 由于副车架的复杂形状及冲焊工艺涉及到压机、材料、焊装夹具、焊接规 范和焊接变形等多重因素的影响，副车架生产过程中曾经出现上部侧壁冲压开 裂、上下部四定位孔中心距超差、上下部点焊凸缘处偏差、托架焊接后位置尺 寸超差等情况。为消除焊接变形影响必须设置校正工序等。虽然生产厂通过严 格的管理和检验，提供了具有“零缺陷”的合格产品，但生产缺陷的出现，显 著增加了成本、降低了经济效益。本课题旨在开展提高底盘冲焊件( 特别是副 车架) 质量的的研究，对轿车底盘且对整个车体的质量提高具有普遍意义。广r 一 本课题针对上海汇众汽车制造公司重型汽车厂为上海大众桑塔纳轿车配套 的盛查副奎袈，通过对副车架生产过程生产状况和工艺能力的评价，完成了5 个关键工序的现场测量数据统计，对每个工序关键尺寸进行了1 2 0 个随机抽样， 获得了1 0 0 个样本，共四千多个统计数据。绘制出关键尺寸的工序控制图，分 析了工艺过程的稳定性和工艺能力，确定了生芒线的工艺能力水平，为制定新 的透量焦剑标准奠定了基础；对副车架生产线埕速去县进行了分析评价，对副 车架焊装线上凸焊方形螺母、上下部多点焊装、托架焊装等三套夹具的定位可 靠性、定位误差进行了重点分析，指出了现有夹具的优缺点，提出了改进设计 方案，以降低定位误差对零件形状误差的敏感性，为厂方进行生产线改造和新 产品开发提供了技术参考。 磊键词： 研究质量焊装副车架 s t u d yo n q u a l i t y c o n t r o lt e c h n o l o g y 0 fs u b f r a ma s s e m b l y a b s t r a c t w i t h e x p e d i t i n g o ft h ew o r l de c o n o m i ci n t e g r a t i o n ，t h ec o m p e t i t i o ni n t h e d o m e s t i c a u t om a r k e tb e c o m e sm o r ea n dm o r eh e a t e d ，w h i c hm a k e s t h e m a n u f a c t u r i n gq u a l i t yb et h em a j o rf a c t o re f f e c to nc o m p e t i t i v e n e s s t h ed i m e n s i o n p r e c i s i o n o fc a rb o d ym a n u f a c t u r i n g d i r e c t l ya f f e c t sa u t os e r v i c eq u a l i t ys u c ha sy a w p a n dd r i v i n g s t a t i o n a r i t y e t c t h ea u t oc h a s s i sm a i n l yc o n s i s t so fw e l d m e n ta n d s t a m p i n g ，a s ab a s i cb e a r i n gp a r tf u re n g i n e ，t r a n s m i s s i o na n do p e r m i o nm e c h a n i s m ，i t i sn o to n l yr e f e r r e dt op o s i t i o np r e c i s i o no fo t h e rc o m p o n e n ta s m b u ta l s ot ot h ea u t o d r i v i n gs t a t i o n a r i t y s u b f r a m ei sm a i nc o m p o n e n t o ff r o n ta x l eo fs “o o nc a rc h a s s i s ( 1 i k es a n t a n a ，b u i c ke t c ) ，m a i n l yu s e d t ob eb e a r i n go f e n g i n ea n dt r a n s m i s s i o n ，u p o n w h i c hf u n c t i o nd e m a n d s h i g h e rr e q u i r e m e n to f r i g i d i t ya n dm a n u f a c t u r i n gp r e c i s i o n a st h ec o m p l i c a t e do u t l i n eo fs u b f r a m ea n di t sw e l d i n ga n ds t a m p i n gp r o c e s s i n g i n v o l v i n gi n f l u e n c ef r o mm a n yk i n d o ff a c t o r s ，s u c ha s p r e s s ，m a t e r i a l ，w e l d i n g f i x t u r e ，w e l d i n gc r i t e r i o n a n dw e l d i n gd i s t o r t i o n ，i nm a n u f a c t u r i n gu p p e rs i d e w a l l s t a m p i n gc r a z ee v e ra p p e a r e d a n dt h es t a t u s e sl i k eo f fg a u g eo f c e n t e rd i s t a n c eo f f o u rg a g eh o l e ，d e v i a t i o no f p o i n tw e l d i n gf l a n g ei nt h eu p p e ra n d l o w e rp a r ta n do f f g a u g eo fp o s i t i o na n d d i m e n s i o no c c u r r e da f t e rb r a c k e tw e l d i n gi no r d e r t oe l i m i n a t e t h ei n f l u e n c eo fw e l d i n gd i s t o r t i o n ，c o r r e c t i o no fw o r k i n gp r o c e d u r em u s tb es e t t h o u g h t h em a n u f a c t u r e rs u p p l i e dt h e f l a w l e s s p r o d u c tt h r o u g hs t r i c tm a n a g e m e n t a n de x a m i n a t i o n ，t h ea p p e a r a n c eo fp r o d u c t i o nb u go b v i o u s l yi n c r e a s e dt h ec o s ta n d d e c l i n e dt h ee c o n o m i cb e n e f i t t h i st o p i ca i m st od e v e l o pt h er e s e a r c ho ni m p r o v i n g t h e q u a l i t y o fw e l d m e n ta n d s t a m p i n g s ，w h i c h i s s i g n i f i c a n t t ot h e q u a l i t y i m p r o v e m e n t o f c h a s s i sa n db o d y w o r k t h i s t o p i ci sa i m e d a tt h es u b f r a m et h a ti ss u p p l i e db ys h a ch d tt os v w a n d t h r o u g ht h ea s s e s s m e n tt ot h ep r o d u c t i o ns t a t u sa n dt e c h n i q u e sc a p a b i l i t y , f i e l dd a t a s t a t i s t i co f t h ef i v ek e y p r o c e d u r e s h a v eb e e nf i n i s h e d1 2 0r a n d o m s a m p l e s h a v eb e e n d o n et ot h ek e yd i m e n s i o no f e a c h p r o c e d u r e ，a n dw eg o t1 0 0s a m p l e sa n dm o r e t h a n 4 0 0 0d a t a h a v i n gd r a w n p r o c e d u r ec o n t r o lc h a r to fk e yd i m e n s i o n ，h a v i n ga n a l y z e d t h es t a b i l i t yo ft e c h n i c a lp r o c e s sa n dt e c h n i q u e sc a p a b i l i t y , h a v i n ga s c e r t a i n e dt h e t e c h n i q u e sc a p a b i l i t yo fp r o d u c tl i n e ，w h i c he s t a b l i s h e dg o o db a s i sf o rd r a f t i n gt h e n e wc r i t e r i o no f q u a l i t yc o n t r o la n a l y z e da n da s s e s s e dt h ew e l d i n ga s s e m b l yf i x t u r e o fs u b f r a m e p r o d u c tl i n e ，e m p h a s i z e d o n a n a l y z i n gt h e l o c a t i o n r e l i a b i l i t y a n d l o c a t i o ne r r o ro ft h r e es e t so ff i x t u r eo nt h es u b f r a m ew e l d i n ga s s e m b l yp r o d u c tl i n e s u c ha sp r o j e c t i o nw e l d i n gs q u a r e n u t ，m u l t i p o i n tw e l d i n ga s s e m b l yo f u p - d o w np a r t s a n db r a c k e tw e l d i n ga s s e m b l yi ts h o w e dt h er e l a t i v em e r i t so fc u r r e n tf i x t u r ea n d t a b l e db e t t e rd e s i g np r o j e c tt or e d u c et h es e n s i b i l i t yt ot h ee r r o ro fc o m p o n e n ts h a p e c a u s e db yl o c a t i o ne r r o r t h u sc a no f f e rt e c h n o l o g yr e f e r e n c et ot h er e f o r mo f p r o d u c t l i n ea n d d e v e l o p m e n t o f n e w p r o d u c t k e y w o r d s ：s t u d yq u a l i t yw e l d i n gs u b f r a m e 上海交通大学工程硕士学位论更第一章绪论 1 1 研究意义 第一章绪论 近年来，在汽车产业政策的引导下，我国汽车工业得到了迅速发展，到2 0 0 0 年汽车工业总产值预计可达到3 0 0 0 亿元、汽车零部件及相关产业可达7 0 0 0 亿 元。特别是在上海，目前已经成为国民经济主要支柱产业。但从整体上看，我 国轿车的质量明显低于先进国家的制造水平，特别是轿车车体和底盘的制造精 度较低，严重制约了产品的市场竞争力。 轿车车体和底盘制造的尺寸精度直接影响到诸如风噪声、密封性、门窗的 开关性能、配合间隙和运行平稳性等整车质量和功能。典型车体通常由2 5 0 - 4 0 0 个薄板冲压件在5 5 7 5 个装配站上焊装而成，装夹定位点可达1 7 0 0 - 2 5 0 0 个， 焊点多达4 0 0 0 多个。由于冲焊装配生产工艺涉及到压机性能、焊装夹具、焊接 规范和焊接变形等多重因素，冲焊装配质量是车体装配过程的薄弱环节，成为 影响车体和底盘的重要因素之一川。9 0 年代初，美国轿车车体焊装的综合误差 在2 m m 以上，显著高于日本的l m m 水平，为此丢掉了近3 0 的国内市场份额， 创下了高额贸易赤字。随着为期3 年的旨在提高车体制造质量的“2 m m 工程”( 主 要针对冲焊件焊装质景控制技术) 的展开，采用先进的统计学、在线检测、焊 装夹具的优化设计以及装配过程故障失效的快速诊断等方法，完善了车体制造 过程中的尺寸质量控制技术方法，9 6 年其车体和底盘制造达到了世界先进水 平，逐步夺回了原有的市场份额，可见进行冲焊件装配质星控制的重要性【2 l 。 随着世界经济一体化进程的加快，国内汽车市场的竞争曰趋激烈，制造质 量将成为决定竞争力的主要因素。轿车车体制造的尺寸精度直接影响到整车功 能质量。轿车底盘主要由冲焊件组成，它作为发动机、变速器、操作机构等的 基础支承部件，不仅关系到其他零部件总成的位景精度，而且影响到整车的运 行平稳性。副车架是轿车( 如桑塔纳、别克等) 底盘前桥的一个重要组成部分， 主要用做发动机、变速箱的支承，其功能决定了对刚度和制造精度具有较高要 求。 1 2 面向过程的冲焊件焊装质量控制体系结构 常见的轿车车体中的总成都是由若干个冲压件焊装而成的，装配表现为一 种多层次树状结构，若干零件经焊装成为分总成，分总成又变成下一层装配中 的零件，直到装配成特定的总成，图1 1 是车体装配层次关系树。如图1 2 所示，冲焊结构件尺寸偏差主要影响因素包括：冲压件尺寸本身偏差、焊接变 形、夹具影响、操作影响。 制造过程的诸多因素的耦合作用决定了最终装配的尺寸偏差，面向过程的 质量控制的基本出发点是控制制造过程中的误差源及其耦合效应。戴明 ( d e v a i n g ) 循环的概念促进了领导阶层对质量的重视，并显著影响了汽车文化 的发展，它反映了“计划执行一检验一总结”的一般规律【3 】，促进了汽车制 造质量的不断提高，它体现的是方法论范畴的管理科学。但良好的管理只能最 上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论 大限度地维持生产的稳定。从本质上看，实现质量控制、提高制造精度的根本 基础是面向制造过程的和面向设计过程的偏差控制。面向制造过程的和面向设 计过程的制造偏差控制是相辅相成的两方面，从辨证关系讲，产品设计和工艺 设计中偏差控制决定了产品的性能水平，制造过程的偏差控制是实现设计水平 的实践环节，二者缺一不可。尺寸偏差控制过程中，并行工程概念必须贯穿始终， 只有有利于制造的设计偏差控制和与设计相适应的制造过程控制，才是尺寸偏 差控制追求的目标。 目前工业界和学术界公认有效的两种工序控制方法是基于控制图的统计过 程控制和线内质量控制。基于控制图的统计过程控制( s p c ) 由s h e w a r t 创立 4 1 ， 通过对控制图的分析，确定制造过程的状态。对处于非控制状态的工艺过程， 通过进一步确定误差源以实现工序校正。田口玄一【5 】提出的线内质量控制方法 的基础是工序诊断调节，它通过定时检测生产过程( 如首件、末件检验) 确定 工艺状态，当两次检验合格时就认为状态正常。该方法是目前我国许多企业( 如 汇众公司重型汽车厂) 的主要工序控制方法，与基于控制图相比，较少涉及生 产过程的历史数据，较难根据生产状况推断工艺的走势。传统的s p c 法( 控制 图) 和工序诊断调节法( 线内质量控制) 主要侧重于制造过程监控，而不是着 眼于制造过程的故障诊断和过程的控制，由于缺乏制造过程的诊断支持，很难 解释冲焊件焊装过程中不同测量变量之间以及不同装配层次变量间的关系，较 难揭示多维统计数据变化的原因，从而不能产生有实际意义的推断结果。 层1 层2 层3 层4 ( 。广后围总成 c z l - - 后纵槊拼装件 c 2 2 一左轮罩总成 c 一右轮覃总成 c 2 一地板拼装件 c 3 1 - - 左后纵壤总威 c 。一右后纵集总成 q 3 - 蛊叁带妻槊 q 4 - * 备胎支刍罢 c 一中地扳 c w 后地板 c 扩一地板接长件 c 。一右后纵集 c 4 2 - - 定位碗头 ( ：r 加强板 图1 1 车体装配的多层次体系结构 f i g1 - lm u l t i l e v e ls y s t e mo f c a rb o d ya s s e m b l y 2 上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论 图1 - - 2冲焊件尺寸偏差影响因素 f i g 1 - 2c o n t r i b u t o r yf a c t o rf i o md i m e n s i o nd e v i a t i o no f w e l d m a n t a n d s t a m p i n g 尽管产品被制造时，尺寸偏差才被实际地引入，但产品的尺寸偏差仍然可 以归结为源于制造和源于设计的，而且产品的设计影响到由制造过程引入的偏 差水平。质量工程( q e ) 1 6 1 主要是一种面向产品和工艺设计的质量控制方法。 丰田汽车公司称其5 0 以上的质量改进都是源于质量工程的应用。质量工程与 传统的西方实践之间的主要区别是参数设计( 实验设计) ，通过参数设计使产品 和工艺对引起质量偏差的外部原因具有稳健。其中包括装配夹具的优化设计、 鲁棒设计，基于冲压过程动态仿真的冲压件质量偏差的控制，装配结构设计等。 1 3 薄板冲压件装配夹具的优化设计与稳健设计 1 3 1 夹具的优化设计 汽车部件( 尤其是车身和底盘) 多由薄板冲压件焊接而成，为提高薄板件 的装焊质量，必须确保薄板件在焊接过程中的确定定位。对于具有较高柔性的 薄板件，特别是当薄板在加工过程中的受到诸如电阻焊的施焊力、钻孔时的钻 削力等作用时，常用的“3 - 2 - 1 ”定位原理具有明显的缺陷。为此，其定位夹具 除了具备限制零件刚体运动的基本功能外，还必须能够限制过大的工件变形。 针对薄板焊装，c a i ，h u 和y u a n 口1 提出了一种新的定位原理一n 一2 1 ”定 位原理，根据“n _ 2 一l ”定位原理，以易变形薄板件的总体变形最小为目标，利 用有限元结构分析和非线性规划确定最优的定位点“n ”数目和位置。该原理与 传统的“3 - 2 - 1 ”定位原理相比更适合于易变形薄板件的定位。 “n 一2 1 ”定位原理认为，在薄板件的夹具的第一基准面上的定位点通常多 于3 个，即n 3 ，其中n 由薄板件的尺寸参数借助于非线性规划决定；而第二、 第三基准面仍分别只需要二个和一个定位点去定位零件，因为过多的定位点可 能产生定位干涉或使薄板件产生弯曲或翘曲。图1 3 为夹具设计优化流程图。 上海交通大学工程硕士学住论文第一章绪论 开始 初始夹具定位布置 有限元分析求解目标函 数和其梯度 满足k k t 条 件? 丫 确定搜索方向和步长 确定新的夹具定位布置 y 实现 优化 图l 一3 夹具设计优化流程图 f i g 1 3o p t i m i z a t i o nf l o wc h a r to f f i x t u r ed e s i g n 1 3 2 夹具的稳健设计 由于被定位零件误差和夹具装配误差( 称为源误差) 不可避免，因此被定 位工件总会有定位误差( 称为结果误差) 。夹具的稳健设计是在确定定位环境下， 使由于工件表面误差和夹具装配误差( 源误差) 导致的工件定位误差( 结果误 差) 最小”。 稳健设计的基本流程如图1 4 所示，其中工件几何形状由一组封闭表面表 示，初始的定位点位置由用户来选择，夹紧位置用于完全定位分析。在设计过 程中，首先进行确定定位测试。如测试不满足，则须重新开始一新的设计方案； 然后，通过非线性规划实现稳健设计；再检查完全定位条件以确信夹紧位置是 否合理的，如不合理，则必须修改夹紧条件直到满足完全定位条件，且实现优 化定位。 4 上海交通大学工程硕士学位论文 第一章绪论 图1 4 夹具布置稳健设计步骤 f i g 卜4m o d e r a t od e s i g ns t e po f f i x t u r el a y o u t 1 4 冲焊装配过程中制造缺陷检测、定位诊断系统 1 4 1 过程统计控制( s p c ) 方法 s p c 利用控制图进行制造过程统计控制，控制图分为分析用控制图和控制 用控制图，常用的是单值( x ) 控制图、平均值( 冤) 控制图、标准差( s ) 或 极差( r ) 控制图。分析用控制图用以确定生产过程的控制状态。控制用控制 图用以监测生产状态。工序控制的抽样方法般采用整群抽样方法，采用随机 抽样可以避免任何对制品质量定期和周期的影响【9 j 。当抽样样本以5 时，采用 极差控制图代替标准差控制图可以减少抽样费用。 正如前面所指出的，传统的过程统计质量控制主要侧重于制造过程单变量 和双变量的监控，不是着眼于制造过程的故障诊断和过程的控制。在缺乏制造 过程诊断的前提下，从发现问题到解决问题，数百件有缺陷的冲焊结构件将流 入下道工序，影响后续工序的质量，甚至需要昂贵的返修费用。 上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论 1 4 2 制造过程检测及诊断 装配过程中尺寸偏差或者源于刚体移动，或者源于结构的变形，其测量数 据往往具有很强的相关性。主成分分析通过特征值分析确定采用非相关变量集 合 z i 表示相关多变量数据集合 x ；) 的线性变换，当与较大特征值对应的若干 非相关变量的方差足以近似代表原多变量数据方差时，相应的变换矩阵的行向 量即主向量，主向量可以较容易地实现测量数据误差源的直观解释。h u 和w u l l o l 成功地使用主成分分析，根据在线测量数据识别偏差模式；w u ，h u 和w u 【l ”针对 车门装配过程借助于主成分分析、偏差向量的内积和m a h a l a n o b i s 距离分类器， 提出夹具故障模式的在线分类方法，实现偏差源的定位；r o a n ，h u 和w u 【1 2 l 首先 利用装配过程特征和相干族分析对轿车车体测点分组( 案例) ，在使用p c a 方法 识别案例的误差源。 虽然这些方法给出了以偏差模式表示的、由多变量测量数据监测的尺寸缺 陷的制观解释，但没有给出通用的、被证实的将偏差模式与故障根源相联系的 方法。所进行的偏差源定位仅是将所识别出的偏差模式与先前以解决案例模式 匹配的结果。从这种意义上讲，上述工作更适合于对稳定生产过程的诊断控制。 这些方法重点方在放在过程模型的识别上，没有使用产品结构和工夹具系统知 识，他们仅仅是偏差减少控制的统计工具，而不是装配过程诊断的系统方法。 在生产启动阶段，通常不存在供预先枚举的案例，基于经验的诊断技术不便使 用。换言之，纯粹的统计方法，如不借助于产品和工艺知识不足以确定误差源。 c e l a r e k ，s h i 和w u i ”】借鉴i s e r m a n n 和f r e y e r m u t h 1 4 1 研制的基于模式的 在线诊断系统，提出用于车体装配过程启动阶段( l a u n c ht i m e ) 的基于知识的 车体装配诊断系统方法，以实现装配过程故障快速监测和定位。车体装配知识 表达和诊断推理机是诊断系统的关键。以层次结构表达的系统知识包括产品、 工夹具、工艺和测量等四个知识组。通过下述散步完成车体装配过程的诊断过 程的诊断推理。首先进行测量数据的初步统计分析和相关分析，确定问题的候 选点集，然后根据零件上后选点集与测量点集搜索车体装配过程中具有潜在失 效的候选零件和候选装配站，最后优主成分分析确定偏差向量，并由属于候选 点集的传感器百分比确定零件的偏差面积，根据夹具定位位置点( p l p ) 、夹具 加紧点( c l p ) 、焊点位置关系和外部干涉特征确定装配过程的误差源。文献 1 指出采用该方法在1 8 个月的研究过程中车体从最初8 5 m m 的尺寸偏差降低为 2 m m 的水平。c e g l e r e k 和s h i l l 5 1 进一步提出将p c a ( 统计知识) 和夹具c a d ( 工 程知识) 集成的夹具故障诊断方法，其关键是夹具潜在失效模式构造、未知失效 的偏差模式的确定和故障映射方式。潜在失效模式由夹具的c a d 数据离线地构 造，未知失效的偏差模式由在线多传感器测量数据通过主成分分析确定，使用 最小距离分类器实现优势方向的故障分类。从而利用模式识别方法实现了未知 偏差模式与夹具潜在失效模式问的匹配，锁定夹具误差源。 1 5 课题来源和研究内容 副车架为上海汇众汽车制造公司重型汽车厂的主要产品，既是桑塔纳轿车 也是上海通用别克轿车的配套产品，为轿车的国产化作出了突出贡献。但由于 6 上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论 副车架的复杂形状及冲焊工艺涉及到压机、材料、焊装夹具、焊接规范和焊接 变形等多重因素的影响。副车架生产过程中曾经出现上部侧壁冲压开裂、上下 部四定位孔中心距超差、上下部点焊凸缘处偏差、托架焊接后位置尺寸超差等 情况。另外，为消除焊接变形影响必须设置校正工序等。虽然生产厂通过严格 的管理和检验，为桑塔纳轿车配套提供了具有“零缺陷”的合格产品，但生产 缺陷的出现，显著增加了成本、降低了经济效益。开展旨在提高底盘冲焊件( 特 别是副车架) 质量的课题的研究，对轿车底盘而且对整个车体的质量提高都具 有重要意义。 本课题针对轿车底盘副车架进行焊接装配质量控制技术研究，通过副车架 生产现状及其质量分析，对副车架焊装夹具进行分析评价，提出夹具的改进方 案。主要研究内容如下： 1 对副车架生产过程生产状况和工艺能力进行评价，对关键工序进行现场测量 数据统计，通过绘制出关键尺寸的工序控制图，分析工艺过程的稳定性和工艺 能力。 2 对副车架生产线焊装夹具进行分析评价，主要是副车架焊装线上凸焊方形螺 母、上下部多点焊装、托架焊装等三套夹具的定位可靠性、定位误差进行重点 分析，指出现有夹具的优缺点，提出改进设计方案。 7 上海交通大学工程硕士学位论文 第二章副车架生产现状及其质量分析 第二章副车架生产状况及其质量分析 2 1 副车架简介 2 1 1 副车架的主要作用 桑塔纳轿车采用前置前驱动的布置方式，前桥用于轿车的驱动和转向。作 为前桥重要组成部分，副车架主要用于支撑发动机和变速器，同时也作为悬臂 和横向稳定杆的安装载体。 如图2 - 1 和2 - 2 分别为前桥的总成图和分解图，图2 - 3 表示副车架和变速 器的安装位置关系，其中副车架四个轴套孔分别与发动机和变速器相连，轴套 孔中装配起缓冲作用的轴衬；前部的左右托架托主发动机；下部四槽焊有夹板， 用来固定下摇臂，并与横向稳定杆上的悬挂臂相连接。 由于发动机、变速器等整体质量较大，精度要求高，因而要求副车架上的 联结尺寸必须达到较高的精度，同时对整体刚度和强度也有较高的要求。 2 1 2 副车架的组成部件介绍 桑塔纳副车架由若干个冲压件焊接组成，包括上部、下部、左托架、右托 架、方形焊接螺母、前轴套、后轴套、前夹板、后夹板、前间隔圈、后间隔圈、 前加强板、后加强板等1 5 种零件组成其中，加强板与副车架下部焊接在一起 后对副车架起加强作用，夹板保证夹板槽处装配的精度和强度。副车架上部、下 部、左托架、右托架为关键件，直接影响整体尺寸，故下文重点讨论与这四个部 件有关的工序。生产过程包括冲压和焊接两个部分，分别由冲压工序和焊接工序 完成要保证副车架的精度，就必须保证焊接和冲压的质量。 图2 - - 1 桑塔纳轿车桥总成图 f i g2 - ls a n t a n aa x l ea s s e m b l yd r a w i n g 8 上海交通大学工程硕士学位论文第二章副车架生产现状及其质量分析 图2 - 2 桑塔纳轿车桥分解图 f i g 2 2s a n t a n aa x l ee x p l o d e dv i e w 9 圭查查兰苎坚塑主塑堡查塑堂型燮螋 睡辱恃号毫埠一车周量 u ll 坩抽姐基怄土犍l jii 辩 t 翰饨鑫室 i n1 1 1 , 1l * n s o 耐车瓤孽t l 靠i1 3 1 l疆j 十器重l “i i l ，”咒 髓一 z j 1 1 t ，l 髓曩瞳i hm l i t1 1 2 1 1 冲* l 埔l i l tl 舢；b曩鼍主疆l 抽3 n i 啊蛆幢庄主 t l l i l l ，”l c 椅越心托直主童l 球 i 一螂| 1 1 1 1 埘挡矗 i “ 1 1 1 1 1i 竹1 1 1 打棘盘主- 2 撕蛳1 1 1 1 焉糠点主 i 图2 ，3 副车架与发动机和变速器的位置关系 飚2 3l p o i e t y b e t w e e ns u b f i a m ea n de n g i n e a sw c l la ss u b f r 撇a n d 仃踟邮8 1 。“ 2 2 副车架生产工艺 囊磊辫蒺嚣巍辫器黧爨薰 2 2 1 冲压生产工艺 1 副车架上下部冲压工艺包括 1 0 上海交通大学工程硕士学位论文第二章副车架生产现状及其质量分析 序号工艺名称设备型号 l落料 闭式单点压力机1 0 3 l 一6 3 0 2预成形 闭式单点压力机j 0 3 1 6 3 0 3冲孔 闭式单点压力机j d 3 1 6 3 0 4整形 闭式单点压力机j d 3 1 6 3 0 5冲小孔 开式可倾压力机j 2 3 1 0 0 b 2 托架生产工艺包括 序号工艺名称设备型号 1 落料闭式单点压力机j d 3 1 6 3 0 2预成形闭式单点压力机j d 3 1 6 3 0 3成形 闭式单点压力机j d 3 l 一6 3 0 4整形单点压力机j d 3 1 6 3 0 5冲孔切断 闭式单点压力机j d 3 1 6 3 0 6切缺口闭式单点压力机 j 0 3 1 6 3 0 7冲小孔开式可倾压力机 j 2 3 一l o o b 2 2 2 焊接生产工艺 1凸焊方形焊接螺母( 焊于托架上，用于固定平衡杆) ； 2副车架下部与加强板双头凸焊( 增强副车架强度) ； 3 副车架上，下部定位多头焊接； 4副车架上，下部多点焊接： 5前轴套与后轴套自动翻边； 6 焊接左，右托架焊接件，前左，右夹板，后左，右夹板； 7 手工清除焊接飞溅点及补焊工位； 8 校正工位a ； 9 精整后轴套； l o 校正工位b ； 1 1 检验。( 此指综合检测，主要检测各关键尺寸是否符合要求) ，同时， 前面每一套焊接工序都有检具，在线检验关键尺寸，使其满足设计要求。 上海交通大学工程硕士学位论文 第= 章副车架生产现状及其质量分析 2 2 3 副车架生产线示意图 图2 - 4 副车架生产线示意图 f j g2 - 4s u b f f a m ep r o d u c t l i n es k e t c hm a p 上海交通大学工程硕士学位论文 第= 章副车架生产现状及其质量分析 2 3 副车架质量分析 2 3 1 存在的主要质量问题 在实际生产中，存在下列主要的质量问题： i 焊接托架时，出现焊穿、咬边、气i l 、焊瘤或漏焊等焊接质量缺陷，需 要增加一道补焊工序； 2 焊接托架后，工件的严重变形导致增加校正工位； 3 最终检验时某些关键尺寸超差； 4 托架检验台处，焊缝间隙严重不均且有干涉现象。 2 3 2 现场数据测量 为了确定副车架目前的质量状况，实地测量副车架上部、下部冲压后、自 动翻边后、焊接托架、及最终检验的有关尺寸：并对测量数据进行统计分析 1 统计数据测量方案 如前所述，副车架由冲压、焊接、装配及整形等多道工序组成；针对对副 车架的如下五道工序进行尺寸的随机抽样数据统计： ( 1 ) 副车架上部冲压 ( 2 ) 副车架下部冲压 ( 3 ) 副车架前后轴套孔自动翻边 ( 4 ) 副车架左右托架焊接后 ( 5 ) 副车架最终成品 测量的关键尺寸如图2 - 5 所示 图2 - 5 副车架统计测量关键尺寸 f i g 2 - 5k e ym e a s u r i n gd i m e n s i o no fs u b f r a m e 其中：a 、b 、c 、d 四个孔径分别为副车架的四个轴套孔 a b 孔距为副车架的前面俩个轴套孔距 c d 孔距为副车架的后面俩个轴套孑l 距 a c 孔距为副车架的左面俩个轴套孔距 上海交通大学i 程硕士学位论文 第= 章副车架生产现状及其质量分析 b d 孔距为副车架的右面俩个轴套孔距 在最终成品还进行托架孔距的数据统计。 采用随机抽样方案，样本数为1 0 0 ，分1 0 次进行，具体安排见表2 - 1 表2 1 数据抽样安排表 班次安排夹具调整时间安排数据样本 早班调整前上旬 1 0 早班调整后下旬1 0 早班调整前中旬 1 0 中班调整后上旬 1 0 中班调整后下旬 1 0 中班调整前中旬 1 0 晚班调整前上旬 1 0 晚班调整后下旬 1 0 晚班调整前中旬 1 0 晚班调整后上旬 i o 2 3 3 各工序检测数据控制图及其分析 ( 1 ) 上部控制图 对a b 孔： x 图管理界限线u c l = 7 3 1 7 8 5 8 ，l c l = 7 3 1 5 9 4 4 r 图管理界限线u c l = 0 3 5 ，l c l = 0 如图2 - 6 图2 - 6 上部冲压a b 控制图 f i g 2 6u p p e r p a r ts t a m p i n ga b c o n t r o lc h a r t 上图中，中值c l 与公称尺寸相差很小，说明没有系统性偏差；点子都在 控制线内，说明生产处于控制中；但有连续九个点子出现在中值以上，说明冲 压工序出现不稳定，可能是由于材料发生变化或模具磨损造成的。后经过调整， 点子下降，但随后又升高，预计后面的点子会继续偏大。看来，必须调整冲压 参数。 对c d 孔： x 图管理界限线u c l = 7 2 0 5 4 6 2 ，l c l = 7 1 9 5 2 0 1 r 图管理界限线u c l = i 8 8 ，l c l = 0 如图2 7 1 4 上海交通大学工程硕士学位论文第二章副车架生产现状及其质量分析 图2 7 上部冲压c d 控制图 f i g 2 - 7u p p e rp a r ts t a m p i n gc d c o n t r o lc h a r t 由图可得，第7 ，9 ，1 2 ，2 4 号点子超出控制线，将它们排除，重新计算控制 线。重新计算： x 图管理界限线u c l = 7 2 0 5 2 6 8 ，l c l = 7 1 9 5 7 3 4 r 图管理界限线u c l = i 8 ，l c l = 0 中值c l 与公称尺寸相差很小，表明没有系统性偏差；从有超出控制线的 点子看，生产不十分稳定；但点子分布没有整体变化的趋势，表明冲压工艺本 身没有问题，超差可能是由于偶然的人为因素造成的。 ( 2 ) 下部控制图 对a b 孔： ；图管理界限线u c l = 7 3 2 1 2 0 4 ，l c l = 7 3 2 0 2 1 r 图管理界限线u c l = 0 3 4 7 ，l c l = 0 如图2 - 8 所示 下柙a l l融 “v 一一、，一一一器 芦 ，。 旷、 0 。一 1a5t91 11 3 坫1 71 92 1 图2 - 8 下部冲压a b 控制图 f i g 2 - 8l o w e rp a r ts t a m p i n ga b c o n t r o lc h a r t 点子基本密集在中值附近，只有小部分在控制线附近，表明工艺状态较稳 定；但中值偏离公称值较远( 偏大) ，说明有明显的系统误差，可能是夹具定位 产生偏差，或冲压参数设置不当。 对c d 孔： x 图管理界限线u c l = 7 2 1 6 5 2 6 ，l c l = 7 2 1 0 4 6 8 由图可得，第1 1 ，1 3 ，1 5 ，1 7 ，2 4 号点子超出控制线，排除后重新计算控制 线。重新计算： x 图管理界限线u c l = 7 2 1 5 8 3 2 ，l c l = 7 2 1 1 0 7 4 r 图管理界限线u c l = i 0 5 5 ，l c l = 0 如图2 - 9 从上图可知，点子波动较大且有超出控制线的，说明工艺能力不足；中值 与公称值相差很大，表明同时还存在系统误差。理论上，下部应比上部稳定， 故此情况不太正常，很有可能是模具磨损、冲压参数不当和材料不均匀等因素 上海交通大学工程硕士学位论文第= 章副车架生产现状及其质量分析 造成的，应予以及时调整。 图2 - 9 下部冲压c d 控制图 f i g 2 9l o w e rp a r ts t a m p i n gc d c o n t r o lc h a r t ( 3 ) 自动翻边后 对a b 孔： x 图管理界限线u c l = 7 3 2 0 9 8 4 ，l c l = 7 3 1 7 9 2 6 r 图管理界限线u c l = 0 5 6 ，l c l = 0 如图2 一1 0 图2 - 1 0 自动翻边a b 控制图 f i g 2 1 0a u t o m a t i c f l a g i n ga b c o n t r o lc h a r t 图2 - 1 0 中，中值c l 与公称尺寸相差很小，说明没有系统性偏差；但点子 波动较大，可能由于材料不均匀造成，人为因素也值得考虑；总的来说，生产 比较稳定。 对c d 孔： y 图管理界限线u c l = 7 2 2 2 2 5 1 ，l c l = 7 2 1 5 3 3 7 r 图管理界限线u c l = i 2 6 7 ，l c l = 0 图2 - 1 1 自动翻边c d 控制图 f i g 2 1 1a u t o m a t i cf l a g i n gc d c o n t r o lc h a r t 1 6 上海交通大学工程硕士学位论文第二章副车架生产现状及其质量分析 由图可得，第7 ，1 7 ，2 3 号点子超出控制线，排除后重新计算控制线。重新 计算： x 图管理界限线u c l = 7 2 2 1 3 2 2 ，l c l = 7 2 1 5 6 6 2 r 图管理界限线u c l = i 0 3 7 ，l c l = 0 中值c l 与公称尺寸相差很小，说明没有系统性偏差；点子基本密集在中 值附近，只有小部分在控制线附近，说明稳定性较好；个别极差值超差，应该 是由于操作原因。 ( 4 ) 焊接托架后 对a b 孔：；图管理界限线u c l = 7 3 1 6 0 5 8 ，l c l = 7 3 1 3 5 5 8 r 图管理界限线u c l = 0 4 5 8 ，l c l = 0 图2 - 1 2 焊接托架后a b 控制图 f i g 2 1 2a b c o n t r o lc h a r ta f t e rb r a c k e tw e l d e d 由图可得，第1 3 ，2 1 ，2 2 号点子超出控制线，排除后重新计算控制线。重 新计算： x 图管理界限线u c l = 7 3 1 5 9 8 7 ，l c l = 7 3 1 3 7 0 1 r 图管理界限线u c l = 0 4 2 7 ，l c l = 0 中值c l 与公称尺寸相差很小，说明没有系统性偏差；点子基本密集在中 值附近，只有小部分在控制线附近，说明稳定性较好；个别极差值超差，应该 是由于操作原因。 对c d ： x 图管理界限线u c l = 7 2 4 6 3 1 8 ，l c l = 7 2 3 7 7 8 8 r 图管理界限线u c l = 1 5 6 3 ，l c l = 0 图2 - 1 3 焊接托架后c d 控制图 f