轎車前大燈與翼子板間隙問題分析與處理

樊 成，張少雄，王小海，劉 歡

（廣汽集團(tuán)汽車工程研究院，廣州 511434）

0 引言

隨著人類社會(huì)的進(jìn)步和汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)工業(yè)品的外觀品質(zhì)越來越重視，汽車消費(fèi)者在汽車的選擇上也更加挑剔，越來越多的用戶更加關(guān)注汽車外飾件的細(xì)節(jié)匹配和美觀性［1］。企業(yè)要在競爭激烈的市場下得以長久生存，就必須要滿足客戶實(shí)際需求，并提高汽車外飾件的品質(zhì)。

汽車的前部作為汽車的臉龐，其外觀品質(zhì)的重要性不言而喻，而汽車前臉除了造型優(yōu)美協(xié)調(diào)、線條流暢之外，相關(guān)的各零件之間DTS間隙的良好控制也是視覺感知質(zhì)量重要的構(gòu)成因素［2］。前大燈作為前臉的重要部分，是汽車造型的“眼睛”，是整個(gè)汽車造型的亮點(diǎn)所在，其周圈的DTS匹配間隙尤為重要。因此本文重點(diǎn)是通過對(duì)某個(gè)轎車車型的前大燈與翼子板的間隙匹配問題進(jìn)行分析和處理研究，找出影響前大燈周圈DTS匹配間隙的主要因素，同時(shí)根據(jù)前大燈周圈DTS匹配間隙的主要原因，引出前大燈的定位方式及裝配工藝的探討。希望通過本文研究的問題尋找到該種造型風(fēng)格及相關(guān)車身結(jié)構(gòu)下前大燈最佳的地位方式及結(jié)構(gòu)和相關(guān)裝配工藝，為后續(xù)相類似的造型提供一定的啟示作用。

1 問題描述

某轎車在品質(zhì)培育的過程中發(fā)現(xiàn)，前大燈與翼子板在整車裝配完成下線后出現(xiàn)DTS匹配間隙不合格的問題，如圖1所示，盡管通過線下拆裝返修等手段，仍然很難滿足DTS間隙匹配要求。前大燈有時(shí)甚至需要打磨掉前大燈在翼子板上部的主定位銷，然后重新進(jìn)行裝配才能勉強(qiáng)滿足要求。整車下線后不僅需要花費(fèi)大量的人力物力修復(fù)，而且增加了制造成本，嚴(yán)重影響了整車外觀品質(zhì)和工廠生產(chǎn)效率。

圖1 前大燈與翼子板間隙匹配問題

2 原因分析

2.1 尺寸鏈分析

首先運(yùn)用3DCS三維公差仿真分析軟件，通過模擬翼子板、前大燈等裝配過程，對(duì)前大燈與翼子板的DTS間隙尺寸公差進(jìn)行三維尺寸鏈分析［3］，根據(jù)圖2所示的三維尺寸鏈分析結(jié)果，可以確定影響前大燈與翼子板間隙的關(guān)鍵影響因素為前大燈精度、翼子板精度、前大燈定位方式等。

圖2 三維尺寸鏈分析

2.2 前大燈精度分析

根據(jù)對(duì)上述三維尺寸鏈關(guān)鍵鏈環(huán)的進(jìn)一步分析，確定前大燈的自身精度是引起間隙匹配超差的關(guān)鍵因素之一。通過對(duì)問題車輛前大燈掃描分析，發(fā)現(xiàn)前燈的匹配間隙面往-X方向偏差-1.0 mm左右，與前大燈與翼子板匹配DTS間隙不良方向一致，如圖3所示。

圖3 前大燈精度掃描

前大燈匹配處實(shí)際偏差理論值為0±0.7 mm，供應(yīng)商處隨機(jī)抽取5臺(tái)份前大燈并進(jìn)行測量統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示前大燈實(shí)際偏差嚴(yán)重，統(tǒng)計(jì)結(jié)果為-1.2±0.8 mm，如圖4所示，與問題方向一致，由此判斷前大燈精度偏差嚴(yán)重是導(dǎo)致前大燈與翼子板匹配間隙偏大的重要原因之一。

2.3 翼子板精度分析

根據(jù)對(duì)上述三維尺寸鏈關(guān)鍵鏈環(huán)的進(jìn)一步分析，確定翼子板的自身精度是引起間隙匹配超差的另外關(guān)鍵因素之一。通過對(duì)問題車輛前大燈掃描分析，發(fā)現(xiàn)翼子板的匹配間隙面往+X方向偏差+1.7 mm左右，與前大燈與翼子板匹配DTS間隙不良方向一致，如圖5所示。

圖4 前大燈精度波動(dòng)統(tǒng)計(jì)

圖5 翼子板精度掃描

根據(jù)翼子板GDT圖紙上的公差要求，翼子板與前大燈間隙匹配面輪廓度理論公差為±0.5 mm，隨機(jī)抽取5臺(tái)份翼子板并進(jìn)行測量統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示翼子板實(shí)際偏差嚴(yán)重，統(tǒng)計(jì)結(jié)果為1.6±0.6 mm，如圖6所示，與問題方向一致，由此判斷翼子板精度偏差嚴(yán)重是導(dǎo)致前大燈與翼子板匹配間隙偏大的另一重要原因。

圖6 翼子板精度波動(dòng)統(tǒng)計(jì)

2.4 前大燈定位及裝配分析

前大燈的定位方式目前按照4Z-2Y-2X方式定位，如圖7所示，由于前大燈整體剛性強(qiáng)，按照剛體6個(gè)自由度約束定位的原則，前大燈的此種定位屬于過定位［4］。前大燈目前既定裝配步驟如下：

（1）放置前大燈于車身上；

（2）打緊翼子板上部主定位螺栓；

（3）打緊翼子板側(cè)面次定位螺栓；

（4）打緊前端板前部螺栓；

（5）打緊大燈橫梁前部螺栓；

（6）打緊大燈橫梁后部螺栓。

圖7 前大燈定位

通過對(duì)前大燈裝配過程的分解發(fā)現(xiàn)，第（4）步打緊前的前大燈連接支架（大燈側(cè)）與前大燈安裝支架（車身側(cè)）存在2 mm左右的間隙，如圖8所示，在按照既定安裝配打緊后，前大燈旋轉(zhuǎn)使后部形變位移，導(dǎo)致與翼子板匹配間隙面間隙突然變大0.7 mm，過程統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖9所示。

圖8 前大燈前部連接

圖9 前大燈裝配分解影響

結(jié)合前大燈的定位分析發(fā)現(xiàn)，前大燈的定位方式中X向出現(xiàn)過定位，另外上述前大燈安裝支架（車身側(cè)）由于車身制造累計(jì)公差往+X偏差1.5 mm，但是前大燈連接支架（大燈側(cè)）由于結(jié)構(gòu)剛性好，無法吸收前大燈連接支架（大燈側(cè)）與前大燈安裝支架（車身側(cè)）之間間隙偏差，前大燈在強(qiáng)制打緊后導(dǎo)致后部旋轉(zhuǎn)與翼子板匹配間隙變大。

3 對(duì)策實(shí)施

3.1 前大燈精度改善

由于焊接過程中燈罩、殼體與焊接模具未貼平，焊接易偏移，通過對(duì)燈具焊接工藝調(diào)試，改善模具貼合度，從而改善了前大燈匹配面精度到理論公差范圍0±0.7 mm，改善后統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖10所示。

3.2 翼子板精度改善

根據(jù)對(duì)翼子板模具的調(diào)研分析，由于翼子板磨具部分區(qū)域研磨不夠充分，定位孔沖頭鑲塊精度不夠，導(dǎo)致翼子板上部大燈主定位精度偏差，通過對(duì)翼子板磨具充分研磨，重新加工，調(diào)整沖頭精度，提升翼子板上部大燈定位精度待理論公差范圍±0.5 mm之內(nèi)，改善后統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖11所示。

圖10 前大燈精度改善統(tǒng)計(jì)

圖11 翼子板精度改善統(tǒng)計(jì)

3.3 前大燈的定位影響改善

（1）結(jié)構(gòu)及定位改善

前大燈連接支架（大燈側(cè)）結(jié)構(gòu)因?yàn)閯傂詮?qiáng)，無法吸收車身前部X向尺寸累計(jì)誤差［5］。利用CAE軟件分析的幫助，在滿足前大燈裝配剛度要求的前提下，盡量優(yōu)化支架前部連接加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)［6］（連接加強(qiáng)筋由5條改成3條，筋條厚度由2.5 mm改到1.5 mm），利于吸收X向累計(jì)誤差，如圖12所示。同時(shí)優(yōu)化將前大燈的定位方式優(yōu)化成4Z-2Y-1X，此處的X向定位取消，只保留連接作用。

圖12 前大燈連接支架

（2）定位及裝配工藝改善

根據(jù)前面的裝配順序驗(yàn)證分析，由于前大燈裝配順序的第（4）步裝配會(huì)造成間隙突變，通過優(yōu)化裝配順序，將前大燈第（4）步與第（6）步（最后一步）的裝配順序進(jìn)行調(diào)換［7］。在前大燈裝配工藝順序優(yōu)化之后，前大燈按優(yōu)化后裝配步驟驗(yàn)證前大燈裝配，測量燈具定位穩(wěn)定性O(shè)K，間隙變化量在0.2 mm，滿足要求。

4 效果確認(rèn)

在上述方案實(shí)施之后，連續(xù)對(duì)改善件的翼子板、前大燈進(jìn)行了25套的尺寸精度測量，發(fā)現(xiàn)翼子板、前大燈相關(guān)精度基本在合格公差范圍內(nèi)，合格率100%。同時(shí)跟蹤現(xiàn)場裝車情況，在使用新的裝配工藝方式和零件精度提升的措施之后，前大燈與翼子板的間隙基本穩(wěn)定在1.1±0.7 mm，如圖13所示，合格率達(dá)到99%，此區(qū)域不用下線返修，提升了整車外觀品質(zhì)及生產(chǎn)效率。整車感知品質(zhì)提升明顯［8］。

圖13 前大燈與翼子板測量間隙統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)束語

本文通過對(duì)前大燈與翼子板間隙匹配的問題研究，利用3DCS公差分析軟件確認(rèn)影響該問題的3個(gè)重要原因，并制定了相應(yīng)的優(yōu)化解決措施。經(jīng)過對(duì)解決措施進(jìn)行驗(yàn)證，很好地解決了前大燈與翼子板間隙匹配問題。

總結(jié)發(fā)現(xiàn)，前大燈與翼子板間隙匹配差的問題的關(guān)鍵因素在于前大燈定位方式，前大燈、翼子板等精度以及前大燈的安裝結(jié)構(gòu)、安裝工藝順序等。從該問題的解決案例中，可以總結(jié)后續(xù)車型有用的經(jīng)驗(yàn)：

（1）前大燈屬于剛性零件，盡量不出現(xiàn)定位設(shè)計(jì)，前部的X向安裝點(diǎn)需要用來吸收X向累計(jì)公差，需弱化前部支架設(shè)計(jì)；

（2）前大燈的裝配工藝中，需要最后打緊前部的X向打緊點(diǎn)，以減少前部安裝點(diǎn)的影響。