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焊装夹具的有效管理 |
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作者：长城汽车股份有限公司工程院 王屹峰 |
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汽车车身制造过程中通常需要各种小总成装焊夹具、分总成焊装夹具和车身总成装焊夹具总共近百套，并在这些夹具上打3000～5000个焊点。
汽车焊装夹具与其他夹具相比，其定位夹紧组件型面复杂、精度要求高、设计制造难度大。另外，由于汽车零件尺寸大、板料较薄，定位组件无法做成整体结构，一般是采用独立的定位块和定位销，安装在整体BASE板上。在日常工作中，如果出现夹具定位元件位置发生偏移、定位元件磨损和夹钳夹紧力不够等现象，将导致零件扭曲变形，引起定位偏差，造成零件间隙位置的变动，最终将导致装配尺寸误差加大和构件受力状态的恶化，直接影响到白车身的精度、质量和安全性。
保障焊装夹具在使用过程中的精度，是各生产厂家在保证车身精度工作中最关注的问题之一，只有对夹具进行有效的管理才能保证夹具精度减少白车身形状尺寸偏差，提高车身制造精度。
我公司在焊装夹具使用过程中的管理方针是：日常维护+定期维护，查出异因，采取措施，加以消除，预防出现，纳入体系（见图1）。
图1 焊装夹具使用过程中的管理思路
本文仅从日常维护和定期维护入手进行以下简单的介绍，并通过白车身精度检测为手段来验证和管理焊装夹具的效果，并能及时反馈有关信息来促进焊装夹具的有效管理。
日常维护
我公司焊装夹具的日常维护分为夹具5S、夹具状态和班前点检（见图2）。
图2 焊装夹具的日常维护
1．夹具5S
企业推行5S的作用：提高有效工作时间、减少浪费、保证品质、保障安全、提高效率、增强企业竞争力以及提升企业形象。焊装夹具5S管理的主要项目有：区域划分定位放置、清除焊渣、整理零乱的气管以及保证接触面完整清洁等。
2．班前点检
夹具开始工作前的检查项目主要是检查动力装置（如气源压力、气管、气缸和启动开关）夹具工作状态（如定位销、定位块、紧固螺丝和润滑状况等）是否正常，每次夹具开始工作前都必须检查，以防止遗漏，并需填写夹具开始工作检查记录表并建立档案，收集有关定位元件的形状磨损数据。
3．夹具状态确认
现在汽车厂家多为柔性化生产线，对混线生产或一套夹具通过切换生产多种产品的夹具，要在生产前确认状态。不误用夹具或错用定位元件，并保证切换前夹具的工作状态（如定位销、定位块和紧固螺丝等）处于最佳状态，防止产生因人为原因造成产品误差。
定期维护
我公司焊装夹具的定期维护分为夹具预防性维护、预见性维护和车身精度测量。
1．夹具预防性维护
预防性维护是指为消除设备失效和生产的计划外中断的原因而策划的措施，作为制造过程设计的一项输出，主要内容是定期检查和保养，其目的在于发现产品的隐蔽功能故障，保障夹具规定的性能，防止夹具多重故障的发生。夹具定期检查和保养是建立夹具开始工作前检查基础之上即班前点检，主要是针对夹具机能方面进行检查和保养，发现不良及时修理，防止因累计不良而造成夹具重大不良，从而影响车身的精度造成生产过程的中断。如气路三联件、气管、气缸、启动开关、润滑状况、铜套、夹紧器和限位元件等。
图3 焊装夹具的定期维护
2．夹具预见性维护
预见性维护是指基于过程数据，通过预测可能的失效模式以避免维护性问题的活动。经验告诉我们：具有潜在故障特征或者存在耗损机理的机械、机电和电子部件，存在隐蔽故障形式的部件，是考虑预见性维护对象的出发点。我们对夹具的预见性维护点主要考虑定位元件（定位销、定位面）的精度，它是基于夹具预防性维护的基础上开展的。定位元件是夹具中最主要的组成元件，它保证着被装配零部件在夹具中的位置，从而保证了被装配的所有零件相互位置的技术要求，有时还直接决定焊接结构的外形。定位元件的精度直接影响着工件的精度，因此，保证定位元件的精度具有十分重要的意义。在日常工作中，保证夹具定位元件的精度的方法主要是定位元件形状精度检测和定位元件位置精度检测，同时运用回归分析，定期更换或调整。
（1）定位元件形状精度检测
夹具使用过程中，定位元件会产生不可避免的磨损，但磨损量超过一定量就会引起定位元件失效。车身焊装近百套无效分夹具多达1700～2500个定位元件，需根据生产实际情况规定一定时间或一定的生产量之后对定位元件磨损进行周期检测。检测方法是运用游标卡尺和千分尺对定位元件进行测量，然后用实际测量数值减定位元件理论数值（设计值），得出定位元件磨损量。然后将实际磨损量与最大磨损量（设定是根据定位元件的材料、不进行热处理和磨损失效理论等结合生产实际）对照，判定定位元件能否继续使用，还是需要更换。
将生产中所有测量数据进行数学统计分析，运用回归分析掌握磨损规律。在没有发生失效前对定位元件进行更换或调整。一般根据夹具磨损状态测定的数据进行分析，进而进行维护与基于时间的预见性维护相比，需要较高的维护技术和对应的检测仪器，因此，通常情况下，我们建议采用基于时间的预见性维护。
（2）定位元件位置精度检测
夹具在使用过程中，因为车身焊装夹具设计采用独立的定位板，所以除了磨损，定位元件还会发生偏移。汽车焊装夹具定位元件的位置精度要求很高，定位元件的位置精度变化用肉眼和普通测量工具难以检测，必须借助三坐标测量仪检测，同时还需建立夹具定位元件位置精度管理档案，结合工序能力分析方法，如统计过程分析（SPC），根据分析报告对失效的定位元件进行调整。由于用三坐标测量夹具所花费的人力、物力和时间都较多，我们强烈建议使用实验设计工具（DOE）对偏移进行设计，并用回归分析确定周期，以达到降低成本的目的。
3.车身精度检测
随着激光测量技术的发展及其在焊接生产线上的成功应用，焊接生产线末端可以设一工位安装在线检测系统，将激光束打在车身上，利用光学传感器回收信号，通过计算机算出测量点实际坐标并和理论坐标进行对比分析，超差时可报警，实现车身质量管理点的100%控制。
以上只是对单个焊接夹具进行检测维护，但是在实际制造过程中，测量近百套焊装夹具定位元件位置精度需要的周期较长，而夹具的作用又是非常重要的，定位元件的位置失效在没有预见性维护或没有开始实行前会随时发生，为了防止因夹具定位元件引起的失效发生，避免造成大批量的车身精度变差，需要进行在线定期进行整车检测。根据检测的车身精度的数据分析，反过来管理夹具的精度。在生产线开始生产时整车检测的周期要短一些，但当所有夹具都已经建立起预见性维护后，在线整车检测的周期就可以加大或停止。
结论
中国汽车企业要实行2mm工程，最需要在以下三个方面采取控制措施——车身的设计质量、车身焊接夹具设计及制造质量、车身匹配焊接时的变形量。由于后两项都是由焊装夹具的精度所保障的，因此，焊装夹具的精度对车身尺寸误差影响极大。在实际生产过程中，对焊装夹具的有效管理是保证车身制造精度的关键之一。
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(10/9/2009) |
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