何雷祖
摘 要：对于一辆完整的汽车来说，白车身是重要组成部分，是车辆整体性能的载体。整车的各项子系统（例如仪表台、内外饰、动力、制动系统）都需要以白车身为依托进行安装。在白车身的多项指标中，白车身尺寸精度比重最大，影响最大，任何细微的偏差都有可能导致后工序的装配异常，是车身密闭性能、舒适性能的重要体现。白车身的制造涉及冲压、焊接两大工艺，由上千件冲压件、几十套工装夹具，上百套工艺制造而成。这些过程导致白车身尺寸偏差源很多，车身精度控制困难[1]。传统公差监控模式（目标柱模式），以整车的三坐标测量作为依据，以结果为导向反馈过程。无法提前发现异常问题，不能实现过程控制，容易造成资源浪费。运用SPC统计过程控制的方法，运用损失函数模型建立多次检测数据之间的联系，便于连续生产过程的稳定性控制，集中目标值，反馈并及时发现波动、偏差以及不稳定点。
关键词：SPC;白车身精度;质量管理;控制图
SPC（Statistical Process Control），即统计过程控制，是对现场依计划收集的数据资料，如：成品特性、零件尺寸等，提供各种统计分析及管制图的处理、分析、计算、图标及报表。在过程控制系统中提供绩效报告，以达成预先防止，避免浪费的控制要求。
在SPC中，控制图是一种用于分析过程状态的常用工具。控制图是20世纪20年代由贝尔实验室沃尔物.休哈特最开始开发和应用，控制图可以在产品出现特殊原因变差时有效的引起注意，并能反应出需采取系统或过程控制改进或消除的普通原因变差的范围。SPC控制图是对过程质量加以测定、记录从而进行控制管理的一种用科学方法设计的图，是质量控制的行之有效的手段，是SPC技术的核心工具。
1 白车身焊接精度
当前汽车行业，主要以人工焊接完成分件焊接、机器人自动焊完成各个总成的合拼。车身焊接精度与产品前期工艺设计规划息息相关，不同的CAP定位策略、焊接方式、焊接设备等都会对后期的车身精度造成影响。其次焊接夹具的定位销直接决定焊接位置，焊接的过程变形也会对零件的位置度造成影响。综合各项因素，主要从焊接夹具、工艺规划、过程焊接变形三方面对车身焊接精度进行控制。
工艺规划汽车产品在设计时应该首要考虑车身关键控制孔位，因为关键控制孔位直接影响车身装配精度，此外，还要考虑设计孔位基准与工艺基准、装配基准的一致性，因为统一基准有利于车身焊接夹具设计、减少制造过程中的累积误差[2，3]。
焊接夹具通过限制零件6个方向的自由度保证零部件在车身坐标系中的正确位置，依靠定位销、定位面和夹紧装置共同作用。焊接夹具的设计要求较高的技术性。车型的结构、车身薄板件的变形特点、車身容差分配等都有可能影响总成的定位精度，甚至可能在生产过程中发生撞枪、干涉等问题，试因此制过程中要对焊接夹具进行定位精度、焊接过程的可行性及零件冲压成型质量多方面进行逐一验证[2，3]。
2 白车身SPC白车身精度管理构建
2.1 控制项目选择
工序定位特征孔精度直接反应工艺平水，也是解决尺寸问题分析步骤中的首要分析项，因此有必要对其进行有效管控。前面板与包角板安装点关联尺寸为整车装配主要风险项，前面板与包角板安装点集中在前围及侧围上，前围和侧围的工序定位特征孔位置度间接影响到前面板与包角板安装点关联尺寸。前围外板、侧围的工序定位特征孔偏差间接关系到后工序（装配）前面板与包角板之间的配合间隙面差，影响总装直通率及顾客感官。
2.2 控制图选择
（1）所选点为前围外板、侧围的工序定位特征孔，均为计量型数据（图1）;
（2）测量仪器为关节臂三坐标，受测量能力和成本影响，测量频次为1台/3次/周。因此采用X-MR（单值移动极差）图进行控制。
2.3 流程实施
2.3.1 收集数据
白车身采用关节臂三坐标进行测量，直接采用定位孔骨骼精度测量数据。
2.3.2 用Minitab分析数据
Minitab为当前主流分析软件，运用Minitab进行正态性检验、过程能力分析、控制图制制作。
2.3.3 解释统计控制（条件判定）
a、测量系统满足要求 b、测量数据服从正态分布 c、初始研究或改进后，CPK/PPK>1.0，且控制图受控。三项条件均满足之后，才能从分析用控制图转换成监控用控制图。
2.3.4 延长控制线以继续控制
当过程能力达到要求，且重新受控后，从质量改进阶段进入新的质量控制区（图2）。此时可用SPC控制图进行监控，所需要做的就是制定控制图目视化看板，根据测量数据延长控制线以实现监控提升质量的目的。
3 白车身SPC白车身精度实例运用
3.1 Cpk/Ppk要因模型建立
从人、机、料、法、环5大因素出发对工序定位孔孔位置CPK/PPK进行提升分析（图3）
3.1.1 夹具
在此案例中选择工序定位孔位置度做为测量项目，定位销的位置度直接决定孔的位置。因此夹具的各项因素成为影响最终结果的主要因素包括定位销的位置度偏差、定位销磨损、夹具使用过程中的重复性精度。
3.1.2 工艺规划
产品的设计结构、定位焊点设置方式对位置度方向可忽略不计。
3.1.3 零件精度
正常量产过程中的冲压件精度，模具的磨损十分缓慢，过程变差很小，零件尺寸很稳定。冲焊件的精度偏差可以不计。焊接过程中定位孔刚度不足，在拼焊过程中易导致过程中变形偏差，建议采用强度更强的翻边孔。
3.1.4 测量数据管理
从测量及数据收集方面分析，三坐标测量系统在行业内使用已较为成熟，测量系统若无测量设备异常一般不会对结果CPK造成太大的影响。正常情况下，数据的中值管理、公差经过白车身试制、装配等长期验证，符合实物装配。若非必要，此项应作为最后的调整手段。
3.1.5 人员、环境
工序定位孔孔位置在此案例中，为自动化生产，正常生产过程中人员、环境变化影响较小非主要因素。
综合以上6项因素的分析，最后判定正常量产情况下影响工序定位孔孔位置的CPK为以下3项：
①定位孔在预装后合装过程被顶变形;
②定位孔刚性不足
③定位销位置度偏差
4 结论
本研究通过在白车身精度控制过程中导入质量管理工具SPC进行控制，构建了白车身精度管理平台。并通过生产实际的应用实例验证了所构建的白车身精度管理的优越性，为白车身精度管理找出了一套新的管理方案。
针对白车身精度管理平台的研究和应用，在下一步的研究工作中主要应在以下两个方面进行工作：
（1）采用在线测量方式，缩短中间过程时间损耗，提升反应速度;
（2）精度测量数据的应用属于拓展应用阶段，公差监控模式已经运用成熟，但SPC监控模式在白车身精度控制的运用，正处于摸索阶段。我们正在努力建立完善的精度测量数据方式，将检具、三坐标、在线、离线等测量设备提供的数据纳入统一的系统分析、对比处理，做到综合应用，可以形成设计闭环。
参考文献：
[1]王国勇，高晓风等. 车身尺寸检测与精度控制方案. 中国汽车工程学会年会论文集， 2013，（10）：1055-1058.（书籍）.
[2]王娜，吴世强.尺寸管理与白车身装配的精度控制[M].汽车工艺与材料，2010：（3）.（书籍）.
[3]胡建风. 汽车车身三坐标测量与数据处理的研究[D]. 湖南：湖南大学，2011：5.（硕士、博士论文）.