汽车焊装技术 课件 任务七焊装过程质量检验

汽车焊装技术

主编：李敏、姚永来

任务七焊装过程质量检验目录综述01焊装白车身质量管控03白车身焊装质量影响因素02焊装范围内的整车质量04

任务导入图7-1为激光焊缝在线检测系统，基于焊缝的形状及检测需求（尺寸测量、缺陷分类），基于三角测量原理，实现焊缝的三维形貌信息获取。试着描述焊装过程中常见的钣金缺陷有哪些？图7-1激光焊缝在线检测系统

白车身焊装质量影响因素综述7.1综述综述…质量管控焊装工艺在汽车生产制造四大工艺中起着决定性作用。首先，焊装工艺决定车身的外形轮廓及装配精度；其次，焊装工艺决定和影响车身的刚度、内部空间及承载能力等；再次，焊装工艺还对整车的密封性及噪声有一定影响。因此控制车身的焊装质量，是保证整车质量的关键。…从车身制造的质量角度来看，焊点强度和车身的几何尺寸是白车身关注的两个重要的方面。白车身焊装质量影响因素综述7.1.1焊接质量的检测焊接质量的检测…质量管控在汽车制造中焊接质量是制造商和用户共同关注的焦点，焊接质量主要依靠焊接设备来保证，对车身点焊而言，主要由控制器保证焊接参数在一定的波动范围内，从而获得稳定的焊点质量。以恒流控制方式为主的国产控制器基本能满足软钢和镀锌钢板的焊接，但其控制精度还需进一步提高，对焊接电流的控制仍是开环控制，焊点质量的一致性很难保证。在白车身制造过程中，焊点检测方法主要采用两种方式：…1）破坏性实验焊点撕裂实验。此类方法成本高，检测周期较长。2）非破坏性实验操作方式有目视检测、撬检、X射线检测、超声波检测等。撬检是生产过程中普遍应用的检测手段。白车身焊装质量影响因素综述7.1.2车身尺寸精度检测技术车身精度控制…质量管控“车身精度控制”其实就是车身过程质量控制工程。它是一种将数理统计的原理和手段应用于汽车车身尺寸精度的控制方法。如今，“车身精度控制”已经成为一个系统化的质量控制体系。…在实际生产过程中，对车身零部件尺寸精度控制工程的监督，从两个非常重要的方面着手：一是监测车身零部件生产各个工序阶段的尺寸精度状况；二是监测零部件装焊设备精度保障状况。众所周知，焊接加工为了检查车身装焊的精度，目前常用的检测方法均为三坐标仪检测。随着科技的发展，测量手段也迅速发展。从固定的台式三坐标到关节臂便携式三坐标，从接触式三坐标到光学式三坐标，测量设备也逐渐进步焊接效率。白车身焊装质量影响因素综述白车身焊装质量影响因素白车身焊装质量影响因素…质量管控现代汽车白车身的产品特性和工艺特性，决定了白车身焊装质量是一个受原材料质量、工艺材料、焊接设备、工装夹具、工艺参数、焊装检查检测等诸多因素影响的变量，下面将从以上几个因素讲述焊装质量控制的方法。…原材料质量工艺材料焊接设备工装夹具工艺参数焊装检查检测白车身焊装质量影响因素综述7.2.1点焊质量控制点焊质量控制…质量管控…点焊作为汽车生产中最重要的焊接方式，其质量控制具有重要意义。点焊的质量控制一般釆用先期焊接参数控制和后期检验的方式。由于焊接电流是点焊过程中最重要的因素，因此可通过控制焊接电流的输入来控制焊接过程产生的热量。在焊接过程中由焊机对热量参数进行适时测量，并将测量值与给定值相比较，当出现偏差后通过调整晶闸管控制角，以达到控制焊接热量参数的恒定。白车身焊装质量影响因素综述7.2.1点焊质量控制点焊质量控制…质量管控…（1）焊点直径范围为5mm〜8mm，如果焊点直径超出该范围为不合格。测量方式如图7-2所示。（2）焊点半点：焊点未被零件边缘所包围的或焊点只形成一半的都视为不合格。具体如图7-3所示。（3）焊点扭曲：由于电极在焊接时未垂直于工件表面，造成焊点与工件表面扭曲角度大于25°的，为不合格，如图7-4所示。点焊后期检验针对焊点外观、强度和焊点数量是否符合要求进行检验。图7-4扭曲焊点可接受程度示意图图7-2焊点直径测量方式

图7-3焊点边缘距离示意图白车身焊装质量影响因素综述7.2.1点焊质量控制点焊质量控制…质量管控…（4）飞溅和毛刺：由于电流过大、电极压力不足或者电极不垂直造成飞溅或毛刺。（5）焊点排列直线度不佳：焊点之间偏移大于3mm为不合格。（6）点焊强度的检验：点焊强度检验采用撬检的方式，及通过錾子对焊点位置进行撬检，工件不发生分离且焊点位置有明显的撕裂痕迹，符合强度要求。点焊后期检验针对焊点外观、强度和焊点数量是否符合要求进行检验。7-5点焊工艺单点强度检验在实际生产中，点焊工艺强度检验，采用抽检的方式，在焊接件的首、末件和相隔20件抽检；关键工序1/10检验一次。在进行检验时，使用扁铲和锤子进行。点焊工艺单点强度检验，如图7-5所示。白车身焊装质量影响因素综述7.2.2螺柱焊质量控制螺柱焊质量控制…质量管控…焊接车间焊接的螺柱在总装装配中主要应用在各种卡子（油管、线束等）的固定，其直径分为5mm和8mm。对于其质量控制主要关注以下几点：7-5点焊工艺单点强度检验（1）位置要求当所焊接螺柱定位刚性零件时，由于刚性零件变形量小，装配要求较高，要求螺柱必须在3个焊接定位点正中。如图7-6所示。（2）螺柱外观目视检验螺柱焊焊缝是否存在裂纹、击穿、过烧、焊瘤等质量缺陷；螺柱倾斜角度要求小于5°，如图7-8所示。（3）焊接强度检査的方法釆用标准胶质榔头对螺柱进行敲击，当螺柱被打歪至30°，而接头处没有肉眼可见的开裂为合格。图7-6螺柱焊点位置示意图图7-8螺柱倾斜角度示意图白车身焊装质量影响因素综述7.2.3二氧化碳（CO2）保护焊质量控制（1）影响CO2保护焊质量的参数控制…质量管控…CO2保护焊在汽车焊接中是一种重要的辅助焊接方式，其质量控制方式依然采用焊前参数控制和焊后检验的方式。7-5点焊工艺单点强度检验影响CO2保护焊质量的参数控制，主要有两个因素。①保护气体压力：保护气体如果压力过小会造成外界空气进入，影响焊接质量。在每次开班生产前需要检查气体压力参数，参数不小于0.98MPa。②焊接电流、电压和焊丝直径：由于焊丝的不同，焊接电流和电压之间的比例是不同的，同样在生产前必须对参数进行检査。白车身焊装质量影响因素综述7.2.3二氧化碳（CO2）保护焊质量控制（2）焊后检验…质量管控…目视检验焊缝是否存在裂纹、焊瘤、烧穿、咬边过烧以及飞溅等质量缺陷；测量焊缝的直线度以及余高是否符合质量要求。白车身焊装质量影响因素综述7.2.4白车身外观质量控制白车身外观质量控制…质量管控…白车身焊装外观质量检查主要通过以下几个环节来控制：（1）各外观件工位的操作工控制本工位的白车身外观质量。（2）专职检验人员控制白车身外观质量控制。（3）白车身奥迪特人员对白车身进行奥迪特评审（具体方法与整车奥迪特评审一致），发现外观问题后进行督促整改。白车身焊装质量影响因素综述7.2.5白车身几何尺寸质量控制白车身几何尺寸质量控制…质量管控…由车身的构造和车身开发制造过程可知，影响车身尺寸精度一般有以下几个方面：车身设计质量、人、机、料、法、环、测等要素。其结构关系如图7-9所示。图7-9车身几何尺寸影响因素示意图…综述7.3焊装白车身质量管控焊装工艺的作用焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量车身制造有传统四大工艺——冲压、焊装、涂装、总装，其中焊装工艺起着决定性作用：①决定车身的外轮廓及装配精度；②决定和影响车身的刚度及安全性；③决定车身的内部空间、承载能力及舒适性；④决定和影响车身自重及燃油经济性。汽车白车身是由冲压成形的板料通过装配和焊接形成的车身壳体，衡量和考核汽车白车身焊装质量的性能指标主要有熔核强度质量、几何尺寸精度和焊装白车身外观。下面为大家讲述这三项指标的管控方法。。7.3.1熔核强度质量（1）熔核强度质量水平采用熔核强度质量水平（NQST）来衡量和控制轿车白车身定位焊强度质量，是汽车公司焊接质量保证的一个显著特点。NQST为法语NiveauQualiteSouduredeTenue的缩写，翻译为白车身熔核强度质量水平，是主要通过质保部剖检室对白车身熔核的破坏性检查来评价和判断整个白车身焊接强度的一种方法。NQST（熔核强度质量水平）值=缺陷熔核数/总熔核数×100%此处熔核缺陷包括：熔核虚焊、弱焊、漏焊、错位、烧穿等。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量7.3.1熔核强度质量（2）熔核位置及尺寸要求在进行破坏性检查之前，对熔核的位置及尺寸（包括熔核间距、熔核边距、熔核直径和允许缺陷熔核数量）进行检查。对不符合要求的熔核进行记录，并要求提交整改措施报告。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量7.3.1熔核强度质量（3）熔核外观质量熔核外观缺陷包括熔核变形、熔核压痕过深、过烧/烧穿、未焊透和飞溅等方面。为便于管理，通常把车身按重要程度等级的不同分为外1区、外2区、内1区、内2区等4个区域。根据熔核在车身所处的区域确定熔核外观质量等级。整车熔核外观等级分为3级，每级允许存在的熔核外观缺陷的性质和数量均有不同的规定。用熔核外观扣分来衡量车身熔核外观质量水平。外1区外2区内1区内2区…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量7.3.1熔核强度质量（4）白车身点焊质量保证白车身点焊质量检查为了真实反映白车身的焊接质量现状和改善焊接质量水平，实行三级检查原则。由焊装车间、焊装质检和质保部共同实施。作为生产主体和质量控制的具体部门，焊装车间对焊接质量负有直接责任；作为质量保证部门，焊装车间内质检对保证焊接质量负有检查、监督的职责；由质保部剖检室负责白车身焊接质量信息的分析、整理，焊接质量问题预防、改进等事宜。白车身熔核质量三级检查：一级检查：由焊装车间操作工执行，主要是进行目视检查，检查熔核外观及熔核强度（用扁铲、铁锤对熔核进行半破坏检查）。二级检查：由焊装车间内专职质量检查员执行，主要是进行非破坏性检查，目前逐步使用超声波熔核检测仪检查熔核外观质量和熔核虚实（使用超声波熔核检测仪）。三级检查：在质保部剖检室，由专职质量检查员用液压扩力钳将白车身的所有熔核全部破坏，检查熔核强度质量。。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量7.3.2几何尺寸精度（1）影响因素车身装配关系树层层拓扑的复杂结构决定了误差产生的多因素性和来源的多样性，就制造过程而言，主要包含零件状态、工装夹具、操作过程以及测量过程等几个方面。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量1）工装夹具工装夹具的保证能力是有效控制车身尺寸稳定性的关键。2）工件偏差工件偏差主要出现在冲压阶段，冲压件尺寸偏差造成车身焊装时处于非自然状态，是造成尺寸偏差的另一个原因。3）操作过程焊装过程因素是白车身尺寸偏差的主要影响因素4）测量过程车身尺寸偏差情况需要通过测量过程得到验证，正确的测量是尺寸精度改进的第一步。7.3.2几何尺寸精度（1）影响因素在白车身生产体系中，依据测量精度、应用位置和操作便捷性等方面需求的差异，应用了三坐标测量机、测量尺规和专用检具等测量方法。三坐标测量机是现代汽车制造中普遍使用的车身尺寸测量机构，测量精度较高并且可编程控制，适用于对整车车身、分总成和零件依据测量程序的测量。三坐标测量机，如图7-10所示。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量图7-10三坐标测量机7.3.2几何尺寸精度（2）控制方法控制方法主要有两种：…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量1）基于测量的尺寸精度控制从本质上看，提高制造过程尺寸精度的基础是工序控制。首先，要对制造过程进行尺寸数据的检测采样。三坐标测量是检测白车身零件、分总成和车身骨架的重要手段，凭借其较高的精度和柔性，已成为国内外汽车制造厂的重要检测设备。2）基于装配的尺寸精度控制在一些情况下，制造过程反馈的装配偏差与三坐标测量结果有所差异。造成此类情况的原因包括设计偏差、冲压工艺或模具偏差以及工件分装偏差等。7.3.2几何尺寸精度（2）控制方法其中，基于测量的尺寸精度控制，主要有以下3个关注的方面：基准点绝对尺寸功能尺寸图7-11所示为某车型车身整车坐标系和基准点。图7-12所示为某车型后底板总成的分区坐标系。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量图7-11某车型车身整车坐标系和基准点7.3.2几何尺寸精度（2）控制方法其中，基于测量的尺寸精度控制，主要有以下3个关注的方面：基准点绝对尺寸功能尺寸图7-12所示为某车型后底板总成的分区坐标系。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量图7-12某车型后底板总成的分区坐标系7.3.2几何尺寸精度（3）车身尺寸控制实践车身焊装生产线的投产过程主要包括投产前单车或小批量试生产和投产后量产两个阶段。在此过程中，对冲压件、分总成和车身总成的尺寸精度以及整车的尺寸、装配精度等逐步深入的分析，综合考虑各方面因素，对尺寸精度进行持续改进。此后，采用PDCA流程对尺寸偏差进行闭环控制…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量7.3.3焊装钣金外观（1）钣金缺陷区域的划分一般在外观评审钣金缺陷时，根据其缺陷区域位置的不同将其分为A级面、B级面、C级面3个缺陷区域。划分的原则是把整体轿车表面按被发现表面缺陷的程度和影响整车外观质量的形象程度进行划分。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量1）A级面范围该区的缺陷严重影响整车外观质量，属该区的主要有4个车门的外板、左右侧围外板、发动机舱盖外板（前盖）、行李舱盖外板、顶盖及左右前翼子板等部件。2）B级面范围该区的缺陷对整车的外观质量有较大的影响，如左右侧围的门洞侧表面，中柱的外表面和侧表面，4个车门的内门板的侧表面3）C级面范围该区的缺陷对整车的外观质量影响较小。该区零件多属于中小型冲压钣金件，结构形状多数较复杂，是受力或传力件7.3.3焊装钣金外观（2）白车身缺陷类别一般在外观评审钣金缺陷时，也有根据其缺陷类型的不同将其分为可视类缺陷和不可视类缺陷。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量1）可视类缺陷可视缺陷指原则上用手可触摸到的，视力可察觉到的表面缺陷。这类缺陷会引起令人不愉快、不满意，影响整车和工厂、车间形象，通常会遭到用户或客户的投诉。应用范围此类缺陷是指在目视难以发现或者用手摸也较难确认的情况下，经用油石磨去冲压件表层后才能看到的缺陷。这种缺陷是可以改进的，经过调整模具是可以消除的

7.3.3焊装钣金外观（3）焊装生产过程中遇到的钣金缺陷问题焊装车间在生产过程中每天遇到最多的问题就是工件钣金问题，为了有效处理和维持正常生产，现将在生产过程中经常遇到的钣金问题按发生频率进行列举，如图7-13所示。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量图7-13生产过程中经常遇到的钣金问题7.3.3焊装钣金外观（3）焊装生产过程中遇到的钣金缺陷问题主要有以下几种缺陷问题：以上缺陷要求在焊装生产过程中都不允许存在，若生产线生产过程中发现则必须按照质量问题处理流程进行反馈并如实根据焊装不合格品整改要求进行跟踪整改，还要定期对发生的钣金缺陷问题进行复查。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量图7-13生产过程中经常遇到的钣金问题1）可见表面有较大的凸包和凹坑、暗坑、较小的包群和麻点群。2）拉延产生缩径、压痕、裂缝、断裂。3）有锈蚀现象，表面产生锈蚀麻坑，镀锌板产生起层和锌层脱落。4）拉延起皱、错位、波浪、波纹、飞边、划伤。5）有拉延台阶和褶纹，拉延深度不够，圆角轮廓不清晰。6）材料缺陷，有划痕，结疤伤痕，夹杂、分层、厚薄偏差大，拉延滑移线。7）棱线和圆角不圆滑光顺，棱线偏，不清晰。缺陷7.3.3焊装钣金外观（4）钣金缺陷的检查当车身车钣金问题在生产过程中发生后，为了有效公正正确地评审检查饭金工件，在正确处理工件外表面擦净和清洁后，根据其缺陷问题的不同，建议用如下有效的检查方法进行检查。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量1）辅助高亮度油灯光检查：当外观工件被怀疑有小的凸包、凹坑、折痕，需要检查时可选用束光照射（光照度为2000Lx）凸凹不平处，光线会有折射。2）正常目视检查：检查形状、切边、截面和孔飞边，钻孔、隐伤、圆角、棱线清晰度，折边或翻边处及拉延圆角处是否有缩径、飞边、裂纹、断裂等缺陷。3）手感检查：对于有轻微的坑、包、麻点、波浪、飞边等视力难以确认的饭金缺陷的检査方法，是采用人工手感来感觉判断。4）在保证定位稳定与定位精度的前提下，夹具结构要尽量简洁，保证有良好的操作性。5）精度检查对于工件的四周外形、轮廓尺寸、孔径和孔位精度、装配定位面平面度的检查可用专用的检具或三坐标仪来检测检查。7.3.3焊装钣金外观（5）钣金外观表面件评审程序与设施为了能正确和有效地反映岀钣金问题以及钣金问题的跟踪解决落实情况，下面从评审的方法、场地及实施给出要求。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量1）评审方法（程序）：统一标准，便于日后能够正确地判断检查结果的可比性。2）评审场地及设施：在冲压、焊装车间设有一个固定检查站3）对评审检查员的要求：对行为和专业素质均有要求7.4.1间隙、面差（1）相关知识外观间隙值越小，对于工艺保证能力的要求就越高，质量控制难度也就越大。同时所要求的运动间隙也就越难满足要求，前、后门之间的运动间隙最小不能小于2.5mm，再考虑到制造误差，间隙值不可能太小，只能在满足各方面要求的情况下尽可能小些。外观是否美观还有一个很主要的衡量指标就是均匀度，例如图7-14所示中的两条线代表前、后门之间的分块线（parting-line），定义间隙值的时候会有一项均匀度随着公差变化的线性过渡）的概念在里面。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量图7-14图中的两条线代表前、后门之间的分块线7.4.1间隙、面差（2）零件公差车身与冲压件的公差的分类如图7-15所示。通常汽车车身设定的间隙、面差、门总成公差、车身本体总成公差、前门铰链安装差、后门铰链安装公差分别如图7-16〜图7-19，运动间隙见表7-2。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量图7-15车身与冲压件的公差的分类7.4.1间隙、面差（2）零件公差通常汽车车身设定的间隙、面差、门总成公差、车身本体总成公差、前门铰链安装差、后门铰链安装公差分别如图7-16〜图7-19，运动间隙见表7-2。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量图7-16汽车车身设定的间隙、面差图7-17门总成公差7.4.1间隙、面差（2）零件公差通常汽车车身设定的间隙、面差、门总成公差、车身本体总成公差、前门铰链安装差、后门铰链安装公差分别如图7-16〜图7-19，运动间隙见表7-2。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量图7-18车身本体（骨架）总成公差图7-19前后门铰链安装公差7.4.1间隙、面差（3）间隙面差分析前、后门间隙公差值的分析原则：在考虑间隙公差情况下满足最小运动间隙要求。在设定前、后门最小运动间隙为2mm，前、后门间隙公差为±1.0mm的前提下，公称值为3mm。在设计给出的间隙公称值大于等于3mm时，目前工艺可以保证；如果设计给出的间隙公称值小于3mm时，需要讨论工艺能力对间隙公称值及间隙公差的保证能力，寻求有效减少前、后门包边后型面公差的工艺方法，并讨论投资与收益之间的经济关系。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量目前大多数汽车B柱上前门锁扣是不可调整的，这就要求在设计阶段，对B柱上前门锁扣的安装点与后门铰链安装点之间的Y向的相对偏差进行协调。首先保证两者在Y向偏差相同（即向同一个方向偏离）；其次保证两者在Y向实际距离小于理论距离。7.4.1间隙、面差（4）间隙、面差调整方法下面就MPV白车身门盖类间隙面差的调整方法，来谈谈白车身（BIW）盖类间隙面差控制方法。主要方法有两种：一是正向法，利用车门“配重”调整；二是逆向法，利用车门装具调整。本文采用逆向法阐述BIW间隙面差装配调整技术方法。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量一是正向法利用车门“配重”调整。二是逆向法利用车门装具调整。7.4.1间隙、面差（4）间隙、面差调整方法1）白车身间隙面差问题及原因分析出现间隙和面差的各个部位如图7-20所示。部位1为前门与滑门窗框处间隙面差；部位2为前后门把手部位发生间隙面差；部位3为滑门C柱面差突出；部位4为前门窗框与顶盖部位发生面差；部位5是中滑门与后轮罩处部位间隙面差；部位6为翼子板与前门棱线部位间隙面差。…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量图7-20出现间隙和面差的各个部位7.4.1间隙、面差2）控制间隙面差的有效方法…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量①提高单件、焊接总成精度。利用单件、总成检具对单件、总成件进行检测，对主要的定位孔、定位面以及功能面进行精度检测，并对问题点进行处理。②提高车门总成系统精度。在白车身尺寸固化以后，考虑整改窗框的偏差。制作简易样规，操作方便，节约成本。③提高白车身安装孔精度。数据收集和分析可以确定问题所在，并找出问题岀现的根本原因。④利用夹具的可调性控制焊接变形。车门窗框结构复杂，滚压件及工件制造误差、匹配间隙大及焊接变形等造成窗框总成扭曲，影响间隙面差。7.4.2机能品质——异响（1）轿车车身异响的原理…综述焊装白车身质量管控焊装范围内的整车质量声波振动内耳的听小骨，这些振动被转化为微小的电子脑波，它就是我们觉察到的声音。从物理学角度来说，声音的消除主要靠“消、隔、吸”，车身异响的消除同样要运用此原理，主要方式包括