本文简要介绍了新车型焊装线侧围夹具设计的输入要素，着重介绍了BOM表和MCP/MCS的设计，并对侧围夹具调试过程进行了简要说明，同时提出了侧围夹具调试的主要控制对象。

目前，我国的汽车市场处于轿车普及化的发展阶段前期，新车型的密集投放加剧了汽车制造商的竞争。缩短开发周期，无疑是每个汽车厂致力追求的目标，而“借用”已有车型底板，通过直接开发侧围来减少投资、缩短开发周期的方式越来越多地被采用。本文将对侧围部分的夹具设计和调试进行简要分析。

侧围夹具设计输入要素

夹具的设计需要输入的主要元素有：平面布置图、生产节拍、BOM表、3D数模及MCP/MCS等。由于平面布置及生产节拍受整车厂主观因素影响，所以此处不再赘述。

1.侧围BOM 表的层级划分

一般情况下，侧围总成的级别划分如图1所示。

层级的划分在开发初期的BOM表中已经进行了设定，同时给后续夹具的设计和生产线的设计提供了基础。层级的划分形成了车身的层次结构，这种层次结构的组合对车身质量，尤其是车身精度有着重要影响，因此，科学的层级划分对车身制造至关重要。图2表明了随着焊接层次的进行，车身刚度和精度的变化。

2.侧围总成MCP/MCS设定

（1）侧围总成MCP的设定 目前，汽车焊装MCP的设定遵循以下共性原则：基准统一原则、网格平行原则以及3（N）-2-1原则。侧围总成MCP对白车身整体尺寸的控制起着关键的作用，本文主要引用某车型实例对侧围总成MCP（见图3）进行简要介绍。

侧围MCP的设置与其他刚性零件相比有很大差别，不仅要起到准确定位的作用，而且同时需要考虑到侧围零件尺寸大、板件薄和易变形的特点，因此，刚性零件的定位原理已经无法适用。N-2-1理论的引入使得像侧围这样的薄板冲压件的定位有了理论支持，因此侧围一般需要使用3个定位销，30～40个基准面（根据车型大小决定）。为明确思路和减少设定难度，在MCP设定过程中，可以将零件划分为几个分区来进行设定，比如B柱区和下边梁区等。

另外，在对侧围U形区域MCP设定中，根据各厂家的习惯和设计者的理解不同，主要有2种方式，如图４所示。

长期以来，A和B两种方式共存，各有各的优劣性，本文倾向于在侧围上使用A方式，理由为：夹具对翻边面的支撑及夹持方便且可进行强制受力，U形底部的辅助面可作为支撑面或检测冲压精度；在总拼工位，继续使用翻边面更有利于克服侧围与底板的干涉，也有利于保证基准的一致性，同时在车门匹配方面，可通过调整车门铰链板来对U形的深度不足进行弥补，还可保证门胶条的压缩量。

（2）MCS的设定 在MCP设定之后，为进一步保证焊接精度，需设计出MCS（见图5）。MCS是MCP更细化的夹具设计输入要素，应包含：零件断面图、零件名称/零件号、夹具基准面和辅助面的具体位置以及夹紧方式等信息。

侧围夹具的设计有一定的特殊性，主要体现在侧围上有三大特点：薄板件焊接，易变形；外观90%以上为A级面，外观要求较高以及零件多从车身内部方向进行定位。因此，在编制MCS的过程中应考虑以下事项：

①避免夹紧面/支撑面直接夹在外板表面，否则在夹紧机构上设置限位块，同时在支撑面两侧设置优力胶（高于基准面0.5mm）进行保护；②避免使用摆臂销，而应多使用伸缩销，保证孔位外观及精度，否则需使用人工操作摆臂的方式进行预定位；③恰当地对薄板零件进行过定位的设置，过定位支撑点一般多于过定位的压紧点，一方面稳定零件，另一方面准确的过定位点也是一种检验零件的方法。

３.侧围夹具设计的其他事项

（1）夹具BASE板的形状应与其总成形状基本一致，避免过大；

（2）侧围总成夹具应使用举升机构进行提升取件，同时举升机构的设计需考虑侧围重心位置；

（3）涉及外观或开门可见区域的焊点，需使用铬锆铜板或万向电极进行焊接；

（4）夹具图样设计初期，应注意焊接可达性，同时尽量使用现有焊钳进行焊接模拟，以减少现场备件管理。

侧围夹具调试

夹具进厂后，需要进入调试阶段，调试过程中遵循图６所示的流程。

１.静态检查

（1） 运输过程中的损坏检查，如POST严重变形、气动元件碰坏以及网络控制单元损坏等；

（2） 夹具水平校正，特别是大型BASE的夹具；

（3） 检查气路接口是否包含了三联体、接口，是否与现场一致。

2.动态检查

（1）检查气路是否漏气；

（2）空载动作顺序验证，同时对动作的关联性进行验证，避免干涉；

（3）动作快慢调试，主要对气缸的进气和排气系统进行调试，一般以现场操作和安全的适宜性为标准进行调试；

（4）夹紧臂空载死挡是否到位。

3.配合情况检查

在开始阶段，需要将气源关闭，首先进行手动装料及夹紧以防止损坏零件，在确认无干涉后再实施气动操作。装夹配合情况检查，主要是检查零件进销情况、基准面贴合情况，逐项找出干涉源进行消除，其中包括夹具干涉和零件本身干涉等。

4.确认

（1）夹具采用三坐标机测量。

（2）零件方面，粗略判定可目视、手感或借助钢板尺等进行初步判定，同时可参阅零件检验成绩表；最好的方式为现场直接在检具上进行检验。

5.操作性确认

在零件顺利装夹完成后，可操作气动按钮及焊钳进行模拟焊接。

夹具操作性方面要考虑生产线员工操作的方便性，如操作按钮的布置、手动夹紧机构的必要性考虑及手动夹紧机构的增加等。

6.焊钳操作性

（1）平衡吊的调节；

（2）电缆长度对操作的影响；

（3）焊钳模拟选型与实际操作的验证；

（4）焊钳悬挂吊具的整改；

（5）悬挂焊机位置的影响；

（6）钢构滑轨布置的影响。

如果以上所述方面存在问题，则考虑现场需要进行整改。

7.初步调试

消除干涉源、调试设备至满足焊接条件。

在白车身3D检测报告中反映出的某个测量特性数据偏差一般会出现4种情况：

（1）数据分散偏向正负一侧；

（2）数据分散正负两侧均布；

（3)数据集中偏向正负某一侧；

（4）数据均布公差之内。

我们知道只有情况（4）符合要求，处于（1）、（2）和（3）情形下的数据都是不符合要求的，但明显在（3）中数据集中，显示的测量特性偏差表明它一直偏离正确位置一个固定值时(假定5mm)，偏差的原因是单一的，我们只需要将偏差的夹具或者相关冲压件调整5mm就会有立竿见影的效果。当数据处于（1）和（2）数据离散的时候，偏差的原因可能是多方面的，冲压件的尺寸是否不稳定，零件设计是否存在干涉，夹具是否不稳定，定位销是否松动，该件是否属于不完全定位，人员作业是否存在影响。这是一个很麻烦的问题，解决起来困难多，属于通过简单的调整不可能解决的问题。如果（1）、（2）中数据偏差的范围能缩小，集中度能提升，我们就会发现与（3）和（4）情况类似，问题就会简单得多。所以当出现（1）和（2）情形时，我们不应该匆忙调整，而首先要解决偏差一致性即数据离散度的问题。

我们通常可以通过计算一组数据的CP值来确定数据的集中度， CP= （UCL + LCL）/6δ，CP值越大数据越集中，CP越小过程能力越差，数据越离散。当CP值大于1.33时我们可以认为数据一致性很好，当然每个公司可以依据不同的产品、现实状况及测量特性等方面来动态调整CP的改进标准。

8.实施焊接

在焊接过程中需要注意以下问题：

（1）统计工艺卡中的不足、产品设计的不足，确认现场的调整方案以及试焊中的设备操作问题，最终形成DEF 问题清单；

（2）统计侧围及主夹中侧围上S 面的贴合间隙情况，以作为分析产品精度水平和产品稳定性的基本数据。需要注意的是须统计焊前自然状态、夹紧状态和焊后的以上相关数据，这样可以对整车的偏差进行数据上的对比。

（3）焊接变形的监控，除了对以上数据进行监控外，最好的办法就是在焊接完毕后，退回上个工位或夹具中对比S面的贴合情况，从而更直观地掌握焊接扭曲状态。

9.检验检测

（1）检查外观的碰伤、划伤情况，找出原因给出对策；

（2）CMM 或检具检测，了解并分析偏差因素。

10.数据解析

在测量所得的数据中需要对MCP 部位、总装重要零件安装部位进行重点分析。

11.夹具调整

在分析完车身偏差后，可对夹具进行调整，但在样车试制初期，需要排除测量系统的误差、零件精度问题等后才可实施对基准的调整。如果在量产期，根据零件的最终状态和稳定性，夹具可实施让步调整。如果是焊接变形引起的精度偏差，可寻找反变形方法控制。在完成一个循环之后，即可投入下一个循环中。

3D测量结果可能受很多因素影响，如测量系统的误差、基准的偏差或公差制定，所以往往会出现测量结果不符合要求，却不影响实际整车装配。此时，我们必须优先考虑实际装车效果，按照装配功能尺寸的效果可以调整公差或理论值，而不是一味地追求绝对的尺寸吻合。

只要我们仔细分析，可以将测量点分成三类：关键项、重要项和一般项，每个点又按X、Y和Z 三个方向重要度不同分别控制，不用每个点的每个方向都按同样的公差去要求，而把全部精力投入到保证重要点和重要方向的精度控制上，非重要点和非重要方向的尺寸即使偏差较大，在目前的工艺水平下，车身精度很难达到设计的公差要求，只要对后序装配及整车性能不产生影响，暂可不用管它。

侧围精度的主要控制对象

侧围精度的主要控制对象有：铰链面平面度的控制、铰链面与密封条接触面的平面差、尾灯安装孔位精度控制、侧围外板尾灯配合部分的控制以及外板轮廓精度的控制。

1.铰链面精度的控制

车门与侧围配合外观直接影响到客户的视觉感观，铰链面作为前后门装配的基准，因此，单侧侧围上4 个铰链面的平面度将影响到整车侧门的装配质量（间隙、段差）。经过经验总结，铰链面Y 向平面度偏差应控制在1.0mm之内。

车门关闭的轻便性是评价使用性能的一个重要指标。车门关闭力的大小涉及到密封胶条压缩量、关闭气压阻力、车门自重、铰链阻力、门锁阻力和限位器阻力等，在研究中表明胶条压缩量与关门气压阻力是影响最大的两个因素。如果假设车门的状态良好、胶条状态良好，那么铰链面的平面度要求以及铰链面与胶条密封面的平面差将影响到胶条的压缩量，进而影响到关闭力的大小。

根据车身容差分配工程设计研究中的容差分配理论，可以对侧围的精度要求进行以下计算：

式中 A——侧围总成公差要求；

B——车门总成公差要求；

C——侧围与车门之间的Y 向间隙公差。

如果按照A和B都为1.0mm来计算，C＝1.4mm，即白车身制造过程中侧围与车门之间的Y 向间隙应控制在±1.4mm。同时可得，密封条的设计压缩量应略大于3mm即可保证密封性。

2.尾灯安装质量的控制

尾灯作为外观件，其与侧围和背门匹配的好坏直接影响到客户的满意与否，同时也间接反应出车身的设计及制造水平。本文认为，尾灯安装质量的好坏取决于以下因素：

（1）尾灯板的设计水平 零件断面应简单，易于冲压质量保证；在冲压可行性的前提下，尽量减少零件的分块，采用整体结构，如果不能则尾灯板的组焊不要超过2件零件；

（2）尾灯定位方式的合理性 设计尾灯的定位方式时，应能准确、有效的定位尾灯的X、Y和Z向，特别是Y、Z向的旋转问题；除了尾灯板上的安装及定位孔外，在侧围外板上也可以设计定位/安装孔进行适当的定位或限位；

（3）尾灯板MCP设定的合理性：尾灯板定位孔应与尾灯安装定位孔一致，保证基准一致性；

（4）尾灯板的冲压稳定性 稳定的零件是车身质量的控制的基础；

（5）夹具制造水平及车身制作水平。

3.外板轮廓精度的控制

由于侧围零件对外观要求的特殊性，对外板轮廓的控制，无法直接通过在外表面增加定位块来进行控制，而应体现在外板轮廓与侧围各翻边相对位置的控制，通过控制配合件的翻边或者外板台阶来实现间接控制外部轮廓的要求，见图7和图8。

结语

本文简要分析了新车型焊装侧围夹具设计输入要素，提出了侧围层级划分的重要性，以及MCP/MCS 设计的方法和观点。对夹具调试流程及方法进行了简要介绍，同时提出了侧围夹具调试的主要控制对象。