图1  白车身尺寸偏差影响因素

白车身装焊偏差产生的原因很多，主要涉及到产品设计、焊接夹具、冲压件、焊接变形和操作影响5个方面。掌握汽车装焊内在规律，采用先进的技术、质量管理方法和质量检测手段，可有效地控制汽车装焊误差，提高产品的装焊质量。

白车身生产批量大，焊装质量的高低直接影响着整车的装配性及外观性，进而影响工厂的产量和经济效益。在汽车白车身装焊过程中，由于诸多因素的影响，造成了组焊件以及白车身装焊精度的误差。为了保证汽车生产的高质量、快节拍和低成本，有必要对汽车装焊偏差产生的原因进行深入和全面地了解分析，并采取有效措施进行控制。白车身装焊偏差产生的原因很多，主要涉及到产品设计、焊接夹具、冲压件、焊接变形和操作影响5个方面（见图1），下面分别做以阐述。

产品设计

设计质量决定了产品的固有质量，保证产品质量必须从产品设计开始，从制造工艺角度分析，即产品的工艺性要好，包括冲压工艺性、装焊工艺性、装配工艺性及外观或外形工艺性等。

图2  焊接夹具组成构件

在车身开发阶段，应建立起车身产品主要控制点(MCP)系统，使冲压件、焊接组件、焊接总成、白车身装配及总装装配基准统一，消除定位基准不统一带来的装配误差。

1.冲压工艺性

首先要保证冲压件良好的成形性，在此基础上，尽可能减小零件的分块，采用整体结构，以减小装配误差的焊接变形。其次，冲压件的结构和匹配形面、定位孔、装配孔、工艺孔、搭接R角及焊接搭接接头的设计等都要合理。

2.焊接工艺性

要保证产品有良好的焊接结构，结构材料的选择、焊接接头的形式、焊接接头厚度、焊缝的布置、结构的开敞性及结构的分解装配等都应合理设计。

图3  机器人点焊焊接

3.装配工艺性

对生产线的适用性、部件的装配可行性、公差分配及装配结构等方面进行合理设计。

产品的各个工艺性是相互联系、相互制约的，要综合起来考虑。

焊接夹具

产品设计完成后，焊接夹具是保证车身装焊精度的最重要因素，其作用是保证所要焊接零件之间的相对位置和焊接件的尺寸精度，减小装焊过程中的变形，以提高装焊效率。焊接夹具主要由定位装置、夹紧装置以及夹具体构成。装夹（定位和夹紧）、焊接和取件构成整个装焊的过程（见图2），在焊接夹具设计、制造、调整、使用和维护等各个环节都存在产生装焊误差的因素。

在夹具设计过程中定位基准要求统一，定位时最好使用冲压件模具使用的定位孔、定位面进行定位，并要求有良好的可操作性和焊枪通过性能，尽量在夹具夹紧状态下进行焊接作业，以免焊接变形。定位面、定位销的制造精度要求达到IT7级，汽车装焊夹具的定位面位置精度要求达到±0.5mm，定位销位置精度要求达到±0.2mm。对焊接夹具进行调整，须要有相关的调整依据，并制作焊接夹具调整记录表，达到可追溯。在使用前必须进行点检，使用过程中不允许出现敲打夹具本体情况。定期对夹具进行维护，定位销磨损超过0.2mm要进行更换，定位面磨损超过0.5mm要进行更换。另外，要求对焊接夹具的定位面、定位销定期进行三坐标检测，关键夹具每季度或生产1万台检测一次；一般夹具每年或生产5万台检测一次，确保夹具定位的准确度。

图4  激光焊接

冲压件

零件尺寸不合格也是造成装焊误差的一个原因，其主要是指零件尺寸不符合产品图纸或数模的要求，即通常说的零件尺寸超差。

目前，我公司对冲压件尺寸的公差一般要求为(特殊情况除外)：①孔径公差：定位孔+0.1mm，装配孔+0.2mm，其他孔+1.0mm；②孔位置公差：定位孔±0.1mm，装配孔±0.2mm，其他孔±1.0mm；③边公差：搭接边为±0.5mm，对其他零件无干涉边+0.2/-1mm；④形面公差：搭接面为±0.5 mm，其他面为±1.0mm。

冲压件尺寸偏差主要由工序之间定位因素、冲压模具磨损及冲压压床参数变化等三方面构成。针对工序之间定位误差，在设计模具时应考虑定位基准的统一；冲压模具的磨损，需要定期对冲压模具进行检查；冲压压床的参数需要在使用前进行检查，保证达到工艺文件规定的参数要求。

图5  焊接作业次序

有些情况下，零件的某些尺寸误差对装焊所造成的影响也可以通过调整夹具来消除。很多情况下，零件尺寸不合格，特别是关键尺寸不合格都会产生装焊误差，主要表现为零件无法在夹具上装夹，或与其焊接零件之间不贴合、干涉，过渡不协调，从而造成无法装焊。有些虽然不影响在夹具上装焊，但由于零件之间不协调，在夹具较大的压紧力作用下，压制点焊在一起了，产生了强制变形，从而产生装焊误差。一些主要的装配孔、装配面和孔尺寸必须严格控制，零件的尺寸误差主要取决于冲压模具的设计和制作水平。

焊接变形

焊接变形引起的装焊误差一般很难定量计算，焊接变形量的确定应利用理论分析与实际测量相结合的方式。理论分析是对各部位的变形情况进行大致的定性分析，具体数值大小还要进行实际测量或试验测量。焊接变形的测量所需的检测手段比较复杂，而且对不同部位有不同的焊接方法，焊接规范和不同的操作顺序等都要具体分析。通过对夹具的调整，在夹具上进行反变形，也可以抵消一部分焊接变形的影响。但有时也不可能完全依靠夹具来解决，汽车装焊时应选择合理的焊接方法和焊接工艺，控制稳定的焊接规范，以减少焊接变形。

图6  夹具调整反焊接变形

1.焊接方法

白车身装焊采用的焊接方法主要为电阻点焊，其次是气体保护焊。对于板厚相差较大的接头处和角接、对接及强度和密封要求较高的连接处，一般都采用CO2气体保护焊来进行焊接或补焊。螺母、螺栓选用电阻凸焊，螺柱、螺钉选用螺柱焊。另外，有些自动化程度高的生产线上采用了大量的机器人进行点焊（见图3）和弧焊焊接，车顶盖和侧围连接使用激光焊接（见图4）也越来越广泛。

2.焊接次序

装焊时，应尽量在夹具夹紧状态下完成所有焊接。如果在夹具上不能完成全部焊接，则要先在夹具上进行定位预焊一些焊点，然后取出，在夹具下完成所有焊点的焊接。定位预焊可使焊件具有一定的工艺刚度，保持零件之间的相互位置，减小变形。不论是定位预焊还是在夹具下点焊，都要按照合理的顺序进行，在作业指导书上对焊点位置、数量、间距和点焊顺序做明确规定（见图5），并且要求操作者严格执行，从而获得较小且稳定的焊接变形。

3.焊接规范

电阻点焊应采用强规范，即用大电流和短时间焊接，焊钳的电极头上下要同心，工作面直径需要修整平齐。在使用过程中，电极头直径磨损超过规定15%～20%时，应修理或更换，以免在焊接过程中产生焊点滑移，造成焊接变形。

图7  随行夹具

4.零件引起的焊接变形

白车身装焊时一般不希望有较大的强制变形量，在试生产夹具调试阶段和正常批量生产时都应尽量减小和避免这种变形，所以必须对零件的尺寸精度严加控制。同时，对组件、分总成的精度也要严格控制。设计焊接夹具时，各部位夹紧装置在装夹零件或组焊件时所分配的收缩量和夹紧力与实际并非完全一致，因此要通过装焊过程分析对夹具进行调整，以减小焊接变形。如图6所示，两孔中心距Y向理论值为831mm，由于零件不合格，导致实际焊后尺寸为829mm，经过取样10件检测分析后，在夹具上预先放出变形量，最后组件焊完后变形量消除。

操作影响

操作影响主要涉及到操作员的操作技能、劳动态度和运输等方面。

1.操作技能和劳动态度

操作员的操作技能和劳动态度对白车身的尺寸偏差有潜在的影响。我公司的操作人员必须经过培训考核合格后才能上岗，并规定操作员在一年内的培训时间不少于50课时，要求1/3的操作员要能掌握本班组的全部作业内容。制定标准作业，让操作员参与改善，消除不必要的浪费，减轻操作者的劳动强度，使同一条生产线内操作者的作业量分配平衡。

2.操作过程中运输引起的变形

一个组件焊好，从夹具中取出，再放入另一个夹具中装焊，在这一系列装夹取放的过程中，不可避免地会产生一定的变形，造成装焊误差。这种误差一般属于随机误差，要尽量消除重复定位带来的产品尺寸偏差。为了保证质量，装焊工作全部在随行夹具上进行（见图7），当工件装焊完成后，工件与随行夹具一起传送到下一工位，全部工作完成后，工件吊离夹具，空夹具继续使用。

结语

整个车身装焊过程是一个既有静态又有动态的复杂系统，车身装焊有其内在的规律，就是影响装焊的各个因素与装焊质量之间以及各因素之间所具有的本质的和必然的联系。要保证良好的装焊质量，从产品开发设计直至生产出成品的一系列环节和过程，都必须进行综合控制。只有掌握了汽车装焊内在规律，采用先进的技术、质量管理方法和质量检测手段，有效地控制汽车装焊误差，才能提高产品的装焊质量。