汽车焊装自动化生产线典型工艺 课件 项目9：汽车车身匹配工艺

项目9汽车车身匹配工艺目录9.1车身匹配技术基本概念9.2零件的基准设定及公差设定原则9.3白车身尺寸精度育成9.4白车身焊装夹具及检具9.1车身匹配技术基本概念1.车身匹配工艺概述。

匹配工艺又称尺寸工程或尺寸管理，是以既定或预期的制造能力为出发点，开发合理的定位、合理地分配和制定公差及设计恰当的加工、装配工艺以使产品达到既定的匹配和功能要求，并且通过应用尺寸链分析或公差虚拟仿真技术对上述尺寸设计和尺寸要求进行风险评估和预防的一系列活动。图车身尺寸精度影响因素9.1车身匹配技术基本概念在各大汽车制造公司，匹配技术已经成为贯穿四大工艺的一门基础技术，成为一门独立的技术存在。图匹配技术贯穿四大工艺9.1车身匹配技术基本概念匹配工艺可分为整车匹配工艺和白车身匹配工艺，整车匹配工艺是一个系统工程，整车匹配工艺的意义需要保证整车外观尺寸、整车性能尺寸、整车装配尺寸等，而为了满足整车尺寸的各项要求，白车身尺寸达成至关重要。汽车车身匹配工艺即是专门研究焊装白车身尺寸达成的关键技术。图匹配技术贯穿四大工艺9.1车身匹配技术基本概念2.车身匹配技术人员工作内容及素质要求。（1）新产品白车身的匹配调试（2）量产车型的尺寸精度维护工作（3）匹配人员的工作职责及对应素质要求图匹配人员工作9.1车身匹配技术基本概念3.车身匹配主要工具。图游标卡尺图段差尺图楔形尺图塞尺9.1车身匹配技术基本概念3.车身匹配主要工具。图内六角扳手图尖嘴钳图棘轮扳手图塞尺9.2零件的基准设定及公差设定原则1.零件基准设定的原则及方法。

六点定位原则。刚体的空间六个自由度包括三个平移自由度和三个旋转自由度，如图1。通过合理的定位点设计，保证空间六个自由度被完全限制，成为“六点定位原则”。由于这六个定位点是按照3、2、1的数目分布在三个整车坐标系上，又叫做“3-2-1”定位原则。图空间物体的6个自由度9.2零件的基准设定及公差设定原则1.零件基准设定的原则及方法。

（1）定位基准设计原则1）六点定位原则。刚体的空间六个自由度包括三个平移自由度和三个旋转自由度，如图1。通过合理的定位点设计，保证空间六个自由度被完全限制，成为“六点定位原则”。由于这六个定位点是按照3、2、1的数目分布在三个整车坐标系上，又叫做“3-2-1”定位原则。图空间物体的6个自由度9.2零件的基准设定及公差设定原则①三面两销形式图三面两销形式②三面一销一端面形式图三面一销一端面形式9.2零件的基准设定及公差设定原则（2）N-2-1定位原则由于车身钣金件大多数都是薄板件，薄板件的刚性不足，为了保证零件定位稳定，从3-2-1原理延伸到N-2-1定位原则。N-2-1定位原理的主要内容：第一基准面上的定位点数为N（N≥3），对绝大部分薄板件加工过程，其最主要的尺寸问题是薄板件法向方向上的变形，包括受零件自重引起的变形。比如一个薄板件仍按照3-2-1定位原则设置定位，薄板件的一些位置会产生偏低1-3mm变形量，因此对于薄板件需要在其第一基准面上增加超过3个定位点去限制这个方向上的零件变形。9.2零件的基准设定及公差设定原则（3）基准一致性原则

基准一致性原则的主要目的是避免基准转变来保证制造工艺过程的可靠性和可重复利用的精确性。统一性原则要求从产品开发阶段直到批量生产，定位基准的使用贯彻始终。当然不是所有的定位基准点都一直使用下去，那样的话在总成零件上就会有许多点是重复的。具体的基准一致性原则包含两个方面：1）各工序基准一致性原则，从单件→分总成→总成→白车身的各工序基准是连续传递的，这样才能减少因为基准转换带来的公差累积，可以保证车身尺寸精度的快速达成；2）模具、夹具、检具的基准一致性原则，是指冲压单件的基准（模具、检具），焊装分总成夹具的定位基准，分总成检测的定位基准统一，这样基准统一，零件匹配（焊接、装配）不良的问题解析及对策很容易。9.2零件的基准设定及公差设定原则（4）坐标平行原则

坐标系平行原则是指定位基准的设置应该与整车坐标系中坐标轴平行。图理论状态的零件两种定位9.2零件的基准设定及公差设定原则当零件存在公差差异时，尺寸合格的零件会被错误地当成废品；模具根据错误的测量结果在X,Z方向上进行修改，其实Z方向并没有错误；工装被不正确地调整了；通过上述做法导致后来生产的产品都是废品。图理论状态的零件两种定位9.2零件的基准设定及公差设定原则（5）定位基准的设计优先顺序按照零件制造工艺从单件→分总成→总成；按照基准的形式分应该从孔(H)→面(S)→端(E)的顺序进行设计。1）定位孔的设置方法。①基准孔的尺寸选择9.2零件的基准设定及公差设定原则图孔配合位置度要求②基准孔的位置度要求

当使用一个圆孔一个长圆孔定位时，孔距精度在±1.0mm以内即可。当圆孔---圆孔定位，与坐标系平行时图纸尺寸±0.1mm，与坐标系不平行时(图纸尺寸)分别为±0.07mm。9.2零件的基准设定及公差设定原则图定位孔布置覆盖度1.5倍孔间距原则③基准孔的选择基准孔的布置原则。用孔定位时，定位孔布置覆盖度合理性按照下图方法进行确认，取两定位孔中心作为圆心，1.5倍孔间距作为半径做圆，能将整个零件覆盖，则满足。定位孔布置覆盖度1.5倍孔间距原则9.2零件的基准设定及公差设定原则图定位孔设计原则③基准孔的选择基准孔的布置原则。相对H,h在0度～30度内,长孔方向与X—X坐标线平行。相对H,h在31度～59度内,长孔方向与X—X坐标线成45度角。相对H,h在60度～90度内,长孔方向与Y---Y坐标线平行。9.2零件的基准设定及公差设定原则图平面支撑法设置定位面④H与h设置基本原则（特殊情况特殊考虑）：从左到右分设H和h（一般国产车型的主驾驶在左侧，设定基准孔的时候优先选左侧为主定位孔H）；从前到后分设H和h；从上到下分设H和h；2）定位面的设置方法。①平面支撑方法9.2零件的基准设定及公差设定原则图变形部位基准设定②变形的部位的基准设定。不得已在回弹等产生变化的部位设定基准时,按下图的要求使产生的影响限制在最小程度.9.2零件的基准设定及公差设定原则图基准设定与焊接性③基准面的设定位置考虑焊接性.9.2零件的基准设定及公差设定原则图基准面与圆角距离④基准面设定距离R角10mm以上或从R角开始5~10mm。.9.2零件的基准设定及公差设定原则图零件R角基准面设定避让⑤基准面设定时遇到R角部位采取避让原则，避免干涉。9.2零件的基准设定及公差设定原则图下垂零件基准设定⑥基准面设定考虑零件下垂，增加支撑面。9.2零件的基准设定及公差设定原则图对零件的定位凸台设定要求⑦与坐标系平行的凸台设定。⑧加工方向与坐标系成角度的凸台图对零件的定位凸台设定要求9.2零件的基准设定及公差设定原则图定位避免与零件干涉⑨凸台设定避免与零件干涉原则图不可采取的定位形式⑩凸台设定避免与零件干涉原则9.2零件的基准设定及公差设定原则2.零件的公差分配原则。（1）公差分配的意义依据整车外观及功能的要求，同时考虑到零件的制造能力，合理的设定零件公差。（2）车身公差的分配方法1）概率法适用于指定单件或总成的公差。（公差）²=（件A）²+（件B）²+（件C）²+....2）极限法以概率法难以满足要求时，多用于要求极为严格苛刻的场景公差=（件A）+（件B）+（件C）9.2零件的基准设定及公差设定原则表公差分配实例9.2零件的基准设定及公差设定原则（3）冲压件典型公差设定由于汽车行业的快速发展，模具水平的提高，一般冲压件的公差可以按照历史经验进行设定。常见的典型公差应用推荐，详见教材。

（4）偏移公差的设计原则及方法。

在工艺开发阶段，对零件易发生干涉的部位，预先设定偏移量以使零件公差中心向某一方向偏移，从而降低零件在工艺过程中发生干涉的几率，这个过程称作偏移公差。在某些企业中，偏移公差又称移动公差、特殊公差。偏移公差，可以减少模具制造出来以后再修改模具，而损失的时间成本和费用成本。偏移公差本质上是一种提前设定的工艺补偿。9.2零件的基准设定及公差设定原则偏移公差的设计原则1）槽型结构等零件，为防止装入过程中干涉，需要在贴合面设计偏移公差。如下图所示某车型后纵梁总成，高强度零件组装时，干涉会导致无法装配。图

后纵梁总成A/B/C件装配干涉9.2零件的基准设定及公差设定原则2）为防止车身整体尺寸焊接后变大：防止车身变宽、防止车身变高、防止车身变长，需要对影响车身整体尺寸的零件，在贴合面处设计偏移公差。图防止车身Y向尺寸变宽而设置的偏移公差9.2零件的基准设定及公差设定原则3）在影响密封条密封的相关零件修边部位设置偏移公差。图影响密封条密封而设置的偏移公差9.3白车身尺寸精度育成车身的尺寸精度育成是一个系统工程。影响车身尺寸精度有较多要素，如产品结构、零件尺寸以及零件匹配关系等零件特性；夹具精度、夹具刚性等工装特性；位基准合理性、加工方法、条件定位焊点、焊点顺序等工艺过程。白车身尺寸精度影响要素9.3白车身尺寸精度育成1.PCF概述汽车尺寸育成过程包括UCF和PCF两个过程，UCF过程是指通过对车辆零合件进行匹配，达成整车尺寸精度标准，而进行的尺寸精度育成的过程，PCF过程是指通过对白车身零合件进行匹配，达成白车身尺寸精度标准，而进行的尺寸精度育成的过程。PCF即PartsCoordinateFixture的简称，或称为白车身分总成匹配检具。PCF检具是指工件（单件及总成）按其各个定位基准安装后，相匹配的件进行匹配检测的复合检具，主要用途是验证各零部件间的匹配及干涉情况，给出零件的整改目标。9.3白车身尺寸精度育成（1）PCF检具种类。1）小分总成PCF检具，常见的有前纵梁总成、后纵梁总成、前轮罩总成、侧围加强板总成等重点小分总成，他们的特点是总成构成零件数量较多，匹配关系复杂，尺寸育成难度较大。图中后地板PCF检具9.3白车身尺寸精度育成2）分总成PCF检具，包括地板PCF,侧围PCF（如图），主要用于个小分总成之间的匹配关系确认。图地板PCF检具图侧围PCF检具9.3白车身尺寸精度育成3）骨架PCF检具，主要用于地板、侧围、包裹架、后围板、顶盖等大总成之间的匹配关系确认。图骨架（车身焊接总成）PCF检具9.3白车身尺寸精度育成4）门盖PCF检具，主要用于车门内板及前后盖内板零件件的匹配关系确认，同时门盖PCF检具会复合总成尺寸检测功能。图骨架（车身焊接总成）PCF检具9.3白车身尺寸精度育成5）外装PCF检具，主要用于进行外覆盖件之间的匹配工作，外装PCF检具可以排除骨架总成对白车身的外观影响。图外装PCF检具9.3白车身尺寸精度育成（2）PCF的主要作用。1）白车身各零部件接合面和外观匹配评价；2）采用划线或者共孔的方式验证夹具与检具的一致性；3）通过螺钉车制作的方式，分析焊接总成与螺钉总成的尺寸对比，确定工序影响及优化建议（定位焊点、焊点顺序、定位可靠性）；（3）使用PCF进行品质育成的方法。1）首先判断冲压件尺寸是否满足图纸要求，满足零件图纸要求的开展PCF验证工作，对不满足图纸要求的先按图纸尺寸公差要求进行零件尺寸提升，仅有极特殊情况冲压模具无法达成或者代价较大，通过对手件更改来实现匹配结果OK。2）针对符合图纸的零件分为两种情况，一种零件CP及CPK都满足要求，如果PCF结果NG，需要制定更改方案有两种。另一种情况零件的CP满足，CPK不满足要求，如果PCF结果NG，需要制定更改方案。9.3白车身尺寸精度育成3）验证内容：零件固定时的定位基准：①定位销和零件不干涉，能够顺利固定和取出；②基准面和零件间隙≤0.1，部分薄板件间隙允许≤0.3零件固定时的接合面：①接合面不干涉；②接合面间隙；③修边偏差：是退的±1.0（车门门洞、风窗口、后盖口等）螺钉总成的变化量≤0.3螺钉总成打开夹具变化量①基准孔偏离≤0.3②基准面主基准面≤0.1；其他S面间隙≤0.34）覆盖件的育成使用外装PCF检具，育成方法思路与方法相同。验证的零件包括：翼子板、前盖总成、行李箱盖总成、车门总成、侧围总成。主要验证内容：9.3白车身尺寸精度育成9.3白车身尺寸精度育成（4）焊接件的PCF工作流程（以最简单的两个零件A、B匹配举例）1）使用便捷式关节臂等测量工具，对PCF检具上零件A、零件B的定位基准精度确认；2）将要匹配的零件A放置到PCF检具上测量，重点密集测量与零件B搭接位置；3）将要匹配的零件B放置到PCF检具上测量，重点密集测量与零件A搭接位置；4）将零件A、零件B同时放到PCF检具上，测量间隙及干涉量；对干涉位置进行修模计算出修磨量，保证零件间无强干涉，无干涉的标准：（零件定位销与零件无干涉力存在，可以自由插拔）；零件间的匹配间隙控制标准:点焊对外观面产生影响的≤0.5（轮口、尾灯轮廓、后盖灯口等）；后工序对定位位置需要保证的面≤1.0（顶盖接合面、风窗口密封面等）。5）检具、夹具精度与PCF一致性评价,在PCF上，对装配好的零件钻孔（相同直径的通孔）或（划线）；再将零件放到夹具上，确认孔（或线）的一致性，以验证夹具的精度。用零件确认PCF与夹具一致度，制作螺钉件，或采用划线，进行夹具精度验证9.3白车身尺寸精度育成6）螺钉件制作及验证过程：①在PCF上做共孔件，钻孔位置与焊点位置一致。②总成检具的检查，将螺钉件作完放到检具上确认，记录数据。③测量完毕，将铆钉去掉，确认夹具各工序，在夹具中放入螺钉件（去掉螺钉的单件），从最后工序开始按工序去掉螺钉件。④确认孔的同心度，目标值小于0.3MM,最大不超过0.5MM.7）工序验证在验证完零件和夹具的精度之后，进行焊接工序的验证，不一致的原因主要是焊接顺序/焊接位置/夹具的约束不足（基准不足）等。9.4白车身焊装夹具及检具1.车身焊装夹具

什么是焊装夹具：（1）定位。

待焊装零件位置固定、2个或2个以上待焊装零件之间的位置固定。（2）夹紧。定位后夹紧，在焊装时保持位置固定。（3）要素。

夹具+零件+焊装用于待焊装零件夹紧、定位的工装等装备称为焊装夹具。

什么是汽车焊装夹具：

用于汽车待焊装零件夹紧定位的焊装夹具。9.4白车身焊装夹具及检具2.车身焊装夹具应用（1）焊装手工线。（2）焊装自动线。（3）车身传输线。（4）车身装配线。9.4白车身焊装夹具及检具3.车身焊装夹具主要种类（1）固定式夹具（含翻转）（2）移动式夹具。（3）抓具。（4）吊具。（5）装具。（6）小卡具9.4白车身焊装夹具及检具4.车身焊装夹具基本及结构白车身焊装总成夹具的基本结构按功能分为5部分：承载平台定位机构举升机构气动管线焊钳操作导向铜垫板等其它机构1.承载平台2.定位夹紧结构5.其它机构・铜垫板・焊钳导向・粗定位等4.气动管线3.举升结构9.4白车身焊装夹具及检具（1）承载平台承载平台是安装定位机构、举升机构、气动管线及其它结构的基体，是夹具精度检测坐标系建立的基准。承载平台在结构上分为夹具平台（BASE板）、夹具基准点、坐标刻线、起吊装置和调整底座等5部分，如图2所示。德系厚度：40mm

日系厚度：25mm9.4白车身焊装夹具及检具（2）定位机构定位机构通常由定位块（定位销）、连接板、支座、夹紧块、夹紧臂、铰链、气缸等7种部件组成。其中，定位块（定位销）是实现零件定位的主要功能件，属于定位单元，其余属夹紧单元9.4白车身焊装夹具及检具（2）定位机构定位机构通常由定位块（定位销）、连接板、支座、夹紧块、夹紧臂、铰链、气缸等7种部件组成。其中，定位块（定位销）是实现零件定位的主要功能件，属于定位单元，其余属夹紧单元9.4白车身焊装夹具及检具5.焊装夹具设计（1）取得设计任务（2）3D方案的设计阶段（3）3D设计的初期阶段1）3D焊点生成阶段。2）焊枪选型。3）确认操作高度及夹具方式。（5）3D会审阶段（6）3D的完善阶段（7）2D拆图及投产9.4白车身焊装夹具及检具6.车身检具检具是冲压件和焊接总成件以及白车身等在线检测检验夹具的简称.检具是一种按需方特定要求专门设计\制造的检测工具。9.4白车身焊装夹具及检具（1）检具主要用于下列特性的检测：1)关键产品特性检测；2）特性线检测；3）功能孔检测；4）装焊过程容易发生较大变形的区域检测；5）用于样车组装；6）生产前期主功能匹配验证。（2）检具的类型依据被检测件的需求不同，检具分为单个部件检具、总成检具、白车身检具、螺钉车检具和T.A.C检具等形式。9.4白车身焊装夹具及检具（3）检具的定位和精度要求（通常标准）1）定位装置：当零件料厚>1.5mm时，宜用锥销；当零件料厚≤1.5mm时，宜用直销，定位销与销套配合长度≥配合直径的2.5倍且须≥20mm；如用锥销，应用内螺纹锁紧结构，并应有导向部分，导向部分长度≥15mm