白车身冲压件尺寸质量监控

模 具 技 术 2004.No.5 4 7 0 引言 汽车制造是复杂和大批量生产过程，对这一 过程的测量和控制是必须的。冲压是车身制造的 前道工序，是决定车身制造质量的重要环节，需 要进行有效的控制。为实现这一严格的要求，首 先应对冲压件尺寸进行测量控制，其次需要有一 支可以快速反应的高质量的模具维修队伍，以便 在零件尺寸质量发生变化时，及时对冲压过程的 问题进行分析和纠正。 1 冲压件尺寸质量监控的要点 1.1零件回弹 冲压生产中最难以控制的问题是零件回弹。 由于影响因素如此之多和难以控制，回弹成为影 响冲压件尺寸质量的主要原因。目前人们从设 备，工艺和材料及润滑等多方面对冲压件回弹进 收稿日期：2004-08-11 作者简介：王 昊（1972~），男，师。 行了研究，也开发了大量的数值模拟工具进行理 论计算。但即使如此，这些影响因素的存在是客 观的，而且难以控制。在现实生产和模具维护中， 目标是尽量稳定回弹的程度，在后继工序中充分 考虑消除这些回弹对产品质量影响的。 冲压件回弹也对其测量检验提出了问题。回 弹的零件在检具或测量支架上零件往往不能摆放 平稳，解决的措施往往是增加必要的夹头。如何 在合理的位置增加夹头，则成为设计检具和测量 支架的技术难点。 1.2 影响尺寸的其它因素 影响零件尺寸的因素除了设备（如压机滑块 和平行度，压边力的调整等）和工艺参数的调整 和材质等因素外，压机间零件的输送，零件料架 及堆垛等物流因素也值得注意。 压机间零件的输送在一般的手工生产线上靠 工人手工完成的，这会无可避免地对零件造成影 响。消除这种影响可以和生产线自动化改造同步 文章编号：1001-4934(2004) 05-0047-03 冲压件尺寸质量监控 王 昊 （上海大众汽车有限公司 规划部，上海 201805） 摘 要：冲压件的尺寸受到多种因素的影响，它的尺寸精度也直接影响到车身尺寸，需要进 行有效的控制。批量生产条件下对冲压件尺寸控制采用检具和三坐标测量两种方式，各有优 缺点。根据冲压件尺寸变化的情况，经分析确定问题发生的原因和整改措施。 关键词：冲压件；三坐标测量；检具；模具 中图分类号：TG385.2文献标识码：B Abstract: The dimensions of stamping parts are affected by lots of factors. Their dimensional precision influences the dimension of the automobile body directly. They need to be controlled effectively. In the condition of mass production, the control to the dimensions of stamping parts is by the means of checking fixture and 3D measurement. They have respective own advantages and disadvantages. According to the changes of the dimensions of stamping parts, the reason causing problems and correcting method were determined. Key words: stamping part; 3D measurement; checking fixture; stamping die 4 8 Die and Mould Technology No.5 2004 实现。为提高生产效率，目前更多地采用自动化 生产线，压机间的零件输送采用机械手进行，降 低了劳动强度，同时使零件的变形稳定下来。在 投资允许的情况下，可以购置自动堆垛系统，这 样可以比较彻底地消除人为搬运所可能对零件尺 寸的影响。 现实生产实践中，为了节约成本，往往将过 多的零件叠放在通用料箱内。对于一些尺寸比较 敏感的零件，需要对这种堆放方式进行实验研 究，以防止过度变形对后继工序尺寸的影响。 2 常用尺寸监控方法 冲压件的质量从材质 、尺寸 和表面等方面 综合衡量，其中尺寸质量的监控需要专用的设备 和方法来完成。 冲压件尺寸检测采用抽检方式。在生产开始 稳定以后，需要抽取一个零件进行检查，包括表 面质量和尺寸，与上一次生产最后一个零件进行 对比，与封样的零件进行对比。在生产过程中， 再抽取一个零件进行检查。在生产结束时，抽取 一个零件再次检查，并保存在模具里以备下次生 产时使用。 2.1检验成本 在考虑冲压件尺寸状态检验的时候，人们 不得不考虑检验成本。冲压件是大量成批生产 的，不可能对每个零件进行检查。虽然每个零件 是有差异的，但我们假定一批零件里零件的尺寸 偏离状态是稳定的。因此，只需要对一批零件里 抽样检查即可。根据统计学的原理，从一批零件 中抽取大样本进行检验即可以反映整个批量的尺 寸状况信息。但即使如此，每批抽查大样本（约 30个）零件对汽车工业生产来讲数量太大，难以 完成。 检验的成本还表现在检验所需的工具成本 上。采用检具和三坐标测量机检验所需要的成本 显而易见有很大差异。这些设备和工具的使用维 护成本也需要在规划的时候考虑在内。测量室的 投资要考虑为测量设备提供必要的温度湿度保 证，选用合适的抗震地基，测量支架和数据处理 计算机系统等。 2.2样架检测 最常用的检测方法是使用检具。检具是根据 零件图纸制造的零件模型，可以用来检查零件的 周边轮廓尺寸，孔位位置。 检具是按照零件的参考点系统（下称RPS） 设计的。为统一设计、测量和生产全过程中的定 位基准，避免由于基准变换而引起的公差累积及 尺寸精度的不稳定，引入RPS系统的概念。RPS 系统是用于所有单件和总成件在生产制造、组 装、总装和测量检验过程中的统一定位并确保相 同的尺寸基准。它是一个统一、确定的基准点， 是每个人在加工、组装和测量过程中所必须采用 的。 为了比较零件的周边轮廓尺寸，检具的轮廓 边界设计成与理论尺寸偏移3mm或5mm。在零 件按照RPS系统固定在检具上后，可以迅速检查 轮廓与检具的缝隙和平整度，从而直观地估计出 零件偏离理论位置的程度。观察检具上的孔位 （往往是划线轮廓）与零件的实际孔的偏移，可 以估计孔的中心位置偏差量。 检具的优点是直观简单和成本低。适合于在 放置在冲压线旁边，只需要对操作工人进行简单 即可操作，使用成本低。在生产实际中被大 量采用。其缺点是无法提供精确定量的偏差数 据，对后继的分析不利。为了获得这些宝贵的尺 寸偏差，需要使用三坐标测量机测量才能实现。 2.3测量机测量 三坐标测量机可以实现对零件的测量和尺寸 监控。以前由于设备和方法的昂贵性，这样的方 法用于验收和认可过程。采用检具从成本上比较 经济，但想进行复杂的分析，则往往不能实现。 随着测量机技术的进步，大型自动化的测量设备 成本大大降低，使得人们可以配备这些测量机， 现今许多汽车制造厂已经开始使用测量机来监控 冲压件的尺寸精度了。对流水线上的冲压件进行 三坐标测量，工程技术人员将在第一时间发现问 题，同时提供详细准确的偏差数据进行分析，从 而避免更大质量成本的发生。 鉴于昂贵的三坐标测量投资，只有必要的重 要零件才采用这种尺寸控制方式。在批量生产监 控的情况下，需要周期性反复测量，测量内容没 有变化，对测量效率的要求很高，因此应该选择 自动测量机。 为方便测量分析，需要使用测量支架。测量 支架的功能是将零件正确固定在测量系统内以便 测量。测量支架的设计原则是必须按照统一的 模 具 技 术 2004.No.5 4 9 RPS系统对零件进行定位。由于有些零部件尺寸 较大，相对钢度较小，对这类零部件需要设置多 个辅助RPS点。测量支架的另外一个功能是可以 实现测量机的快速定位。测量支架的位置由测量 机平板定位，自动测量机可以迅速实现校准坐标 系统，大大提高了测量效率。 3 冲压件尺寸偏差纠正措施 在模具设计时，需要充分考虑到零件冲压工 艺性能，材料对成形性的影响。在调试时应根据 压机的情况，寻找最优的压机工作参数。这些参 数一经确定，需要准确，作为生产工艺控制 文件严格执行。 模具在经过严格的验收认可后才投入批量生 产。此时模具的工艺和结构以及工艺参数已经定 型，但在投入批量生产后，由于诸多生产因素的 变化，冲压件的尺寸会持续波动变化。这种波动 通过测量可以进行监控，可以确定超出公差范围 的区域。对比车身焊接后的车身尺寸状态，由尺 寸分析人员进一步明确哪些超差部位是必须进行 修正的。 模具修正的方向确认后，修正的过程首先应 该对问题进行分析。并非所有的问题都可以简单 地定位到某副模具上。例如，对某零件切边长度 的变化进行修正，不能简单地更动切边模具。有 可能是与之相连的区域折边角度发生变化，从而 带来表面上的切边长度变化。对于复杂问题，可 以罗列出影响零件尺寸的各方面因素，进行逐一 研究和排除。压力机与模具是决定冲压质量、精 度和生产效率的两个关键因素，其它诸如材料、 润滑条件和输送等对零件的尺寸质量也都有影 响。有时还需要做深入的测量分析，寻找真正的 偏差原因。 冲压生产的拉延工序是十分重要的。控制拉 延质量的重要环节是对压边力的控制。合理布设 拉延筋是覆盖件冲压成形控制方法中经济灵活而 又广泛应用的方法。通过对拉延筋在冲压成形中 的作用及在拉延筋设置过程中应注意的问题进行 深入的研究，可以提供在冲压零件尺寸质量出现 偏差时，快速确定模具整改。 压机对冲压件的尺寸有直接的影响。压机的 制造精度和工艺参数的设置影响冲压拉延工艺的 稳定性。当模具使用不同压机进行生产或研配 时，零件尺寸会有变化，因此有条件的话最好模 具固定在同一压机线上生产，可以避免压机变换 对零件尺寸的影响。 4 冲压件质量监控中的管理问题 冲压件质量监控是一个技术问题，同时更是 一个管理问题。 使用检具或者测量机测量的方法，各有优缺 点。重要的是，发现零件存在的偏差或偏差变大 的趋势后，需要采取必要的整改措施。零件的偏 差会对后继工序产生影响，影响的程度需要有专 业的质量保证人员进行评估。这些信息的传递和 分析工作，需要企业的相关职能部门紧密的合 作。否则所有的工作只能停留在测量报告里，无 法达到预防的目的。在问题累计到出现严重后果 时才行动，就丧失了质量控制的目的，导致质量 成本大幅度提高。因此通过良好的管理和组织， 预防冲压单件尺寸偏差下下道工序的传播，是一 个需要认真对待的管理问题。 5 结束语 冲压件尺寸对车身尺寸有重要的影响，需要 进行有效的控制。一般目前的批量生产条件下对 冲压件尺寸控制采用检具和三坐标测量两种方 式，各有优缺点，需要根据实际情况进行选择。 当冲压件尺寸变化超过许可的范围经分析确定整 改区域后，应进一步分析明确问题发生的真正原 因和整改措施。同时应该注意冲压件尺寸监控中 的管理问题，建立完备的测量控制体系，从而最 终实现对生产的有效控制。 参考文献: [1]托马斯·威廉姆斯.商务与经济统计[M].北京:机械工 业出版社，2000. [2]张国雄. 三坐标测量机[M].天津:天津大学出版社， 1999. [3]张举东.冷轧薄板与冲压成形性[J].模具技术，2001， （1） :46~49. [4]史 刚.拉延筋技术[J].模具技术，2004，（3）:31~33.