研发阶段白车身试制验证技术综述

李贝贝 杨阳 付学军

( 安徽江淮汽车集团股份有限公司 技术中心 安徽 合肥 230000)

【摘要】本文重点针对白车身在试制验证过程中的相关技术进行概述，简要叙述了白车身试制验证的关键因素控制、特定工装使用、车身功能尺寸测量以及对车身试制数据的相关分析，通过综合考虑试制因素，充分验证设计要求。

【关键词】试制验证，功能尺寸，特定工装

1 引言

白车身验证验证是指在设计完成后和正式生产前这段时间，通过小批量样车试制对前期设定的白车身验证功能公差目标值进行确认，以及对与之相关的产品结构设计、基准策略、零件公差、工艺方案等进行评估和改进的过程。因为设计均是居于理想化得情况进行的，在实际情况中，会产生一定的偏差，所以，在样车验证过程中，结合实际的整车表现和白车身验证的数据进行数据分析，对设计之初设定的白车身验证目标进行修正或者基于白车身验证目标对产品、工艺设计进行优化是必不可少的环节。

2 样车试制中白车身验证的关键因素及其控制

在样车试制阶段，为了更客观和真实的对尺寸设计进行验证，就必须尽可能地在过程中模拟正式量产时候的生产和环境条件。在样车试制开始前，针对影响尺寸质量的各大因素（人、机、料、法、环）都需要做好充分的准备工作。

人的因素：参加样车试制生产的“人”必须是经验丰富且责任心强的一线操作人员，这样不仅可以减少因为人为操作不当引起的问题，而且还有利于及时发现和解决问题，同时在试制过程中，相关的产品设计和工艺设计人员也应当全程参与，以判断其设计意图在物理样车上是否能够实现。

机的因素：因为受场地条件、成本和工装加工周期等原因，样车试制阶段的焊接工装一般集成度都比较高，量产阶段若干工位的拼焊工装，往往会被集成到一套试制工装上。因此，试制用的软工装（为区别于正式量产使用的工装，一般将样车制造用的试制工装称作软工装）会比正式生产用的工装稍许复杂。

料的因素：对于样车试制阶段的尺寸验证来说，试制用的零件尺寸质量是评估产品和工艺设计方案的重要基础。因为，如果零件尺寸不稳定，就很难通过试制过程判断设计是否存在问题或者风险。但是，在实际的样车试制阶段，因为开发周期和开发成本等原因，试制用的零件基本都是通过软模制作而成的，其在尺寸波动方面与正式量产用的、经过严格过程控制的零件有着很大差距。因此，软模零件的尺寸质量也是样车试制过程中需要重点控制的关键因素之一，只有确保了零件质量，试制阶段的尺寸验证才能达到验证和优化设计的目的。

法的因素：作为影响车身尺寸质量五大因素中的“法”，产品设计和工艺设计的方案是样车试制阶段主要需要评估和验证的对象，包括如下：

（1）产品定位基准的稳定性，包括基准形式和夹紧顺序；

（2）焊点的位置和焊接顺序；

（3）产品的连接方式。

为了在试制阶段能够充分的对产品和工艺设计方案进行验证，就必须确保试制阶段采用的方案与正式量产阶段尽可能的一致，并且制订详细的计划和设计评估方法，目前国内外比较流行的评估方法是将上述三方面的验证工作与软工装的稳定性和重复性结合在一起，通过钣金零件钻孔的方法进行验证。另外，在工艺设计上，经常会使用一些特定工装，以减短尺寸链，从而保证白车身验证能够达到设计目标，因此，这部分特定工装的使用效果也需要通过样车试制进行验证和评估。

环的因素：量产车的生产环境也是样车试制过程中需要考虑的一个因素。在试制过程中，应当尽可能的模拟量产的生产环境。因为生产环境中许多细小的环节都有可能对最终的车身尺寸质量造成影响，比如工位布局、操作环境等。

通过对影响车身尺寸五大因素的分析，可以发现在样车试制阶段，对尺寸验证影响最大，需要重点控制的关键因素主要有三个：

（1）软工装的稳定性和重复性；

（2）特殊工装的使用效果；

（3）软模零件的尺寸质量。

3 特定工装的使用效果

为了保证白车身验证，在车身装配时，经常会通过使用一些特定的工装以缩短尺寸链。这些特定工装的使用是否能够达到预期的效果也是样车试制阶段尺寸验证的一项重要工作。工装效果的评估主要包括两方面工作：第一，确认在使用了特定工装装配后，车身或总成白车身验证能否够满足设定的尺寸目标；第二，确认在使用过程中，工装的定位基准、夹紧装置和焊接过程能够保证结果的“重复性”。如果在试制过程中，工装的效果不能满足以上两条要求，就需要对工装进行相应的优化。

4 样车白车身验证数据的测量

4.1样车试制阶段的尺寸测量计划

在样车试制阶段，为了验证白车身，数据的收集尤为重要，这里指的数据收集不仅是指白车身验证本身的数据，还包括了零件、分总成、总成等各级别的相关尺寸数据的测量以及与白车身验证相对应的“功能”信息的收集。为了确保研究的准确性和可靠性，这些数据的采样样本应当是“一一对应”的。因此，试制阶段的测量计划安排就非常重要。一般质量计划在样车制造前3～4个月编排完成，在这份测量计划中需要明确待验证的白车身验证条目、与之相关的整车“功能”以及需要测量的零件、分总成、总成等。在完成了测量计划制订后，各部门就应当按此计划准备相应的图纸、测点、测量设备和测量人员等。

4.2 样车试制阶段的尺寸测量方法

在样车试制阶段开展尺寸验证工作，就需要有适应于试制阶段的零件、总成和白车身的检测设备和检测方法。样车试制阶段的车身检测与量产阶段有很大的不同，量产阶段的检测注重的是高精度、高效率和标准化，而样车试制阶段的检测则更强调低成本和柔性化。样车试制过程中针对不同级别和不同特点的白车身、总成、零件使用的测量方式主要有：（1）“简易实体检具”测量；（2）“以模代检”测量；（3）便携式多关节测量；（4）白光扫描测量；（5）激光跟踪测量；（6）三坐标机测量。

4.3 样车试制阶段白车身验证数据的测量

不论通过三坐标机还是其他设备获得的测量数据形式都是一样的，即都是通过X、Y、Z三个方向上实际值与名义值的偏差对产品的尺寸特征进行描述。但是，白车身验证与其他车身尺寸特征不同，它表示的是两个尺寸特征之间的相对关系，因此它并不能直接通过测量设备测量所得，而是需要通过对测量所得的这些尺寸信息进行加减等运算后才能得到,因此白车身验证会比车身的其他尺寸数据处理量大，目前这部分的数据运算工作可以通过数据处理系统进行。

4.4样车试制阶段“功能”数据的测量

为了对白车身验证与相关功能之间的关联性进行研究，就必须测量和收集“功能”的信息数据。在测量和收集“功能”的数据的时候必须尽可能确保测量或试验的条件和环境稳定，并做好记录，以免引入不确定因素，给数据分析和研究带来困难。

5 白车身验证开发与验证流程的技术集成

5.1 样车试制中的数据分析

对于白车身验证的验证来讲，只有样车试制过程中的验证是不够的，因为对白车身验证的验证还需要通过对测量数据的关联性和传递性分析，以确认关键尺寸设计的合理性和稳健性。同时，对白车身验证在量产阶段可能的分布情况作出预测也是白车身验证验证的重要工作，而这些工作都是基于对白车身验证测量数据的分析而开展的。因此，对于白车身验证的验证来讲，数据分析就显得格外重要。

5.2 样车试制中的数据分析方法

因为数据分析的目的不同和数据样本数量上的差异，在样车试制阶段，常用的数据分析方法主要有：小样本数据分析方法、相关性分析方法和质量分离方法。

6 结语

在前期设计过程中，为了方便设计，在对白车身验证做虚拟评估的时候，会忽略或简化部分制造过程中的影响因素（比如零件搬运、焊接变形等）。因此，在样车试制阶段，就必须充分考虑设计和制造的所有影响因素，对白车身验证能否实现进行物理评估，并对所发现的问题进行优化和改进。

参考文献

[1]林忠钦.汽车车身制造质量控制技术[M].北京：机械工业出版社，2005.