基于轎車車身鈑金異響的分析研究

緱慶偉　關(guān)云霞

摘要：隨著汽車產(chǎn)品日益成熟，消費(fèi)者對(duì)汽車品質(zhì)的要求也逐漸提高。車身異響問題屬于感知質(zhì)量范疇，直接影響顧客乘坐的舒適性，是消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)之一，但車身異響一直是汽車產(chǎn)品的通病，無論是合資品牌車還是自主品牌車，或多或少會(huì)遇到此類問題。本文通過結(jié)合車身鈑金異響的發(fā)生機(jī)理和實(shí)際生產(chǎn)遇到的問題，對(duì)車身鈑金異響進(jìn)行了分析研究，提出了相應(yīng)的解決方案和預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：車身鈑金；異響；分析研究

1.引言

隨車汽車行業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品越來越成熟，消費(fèi)者對(duì)汽車品質(zhì)要求也日益遞增，車身異響問題也逐漸成為顧客關(guān)注的焦點(diǎn)之一。根據(jù)《2014年中國汽車行業(yè)用戶滿意度（CACSI）》測評(píng)結(jié)果，2014年用戶抱怨率為14.7%，同比下降0.7個(gè)百分點(diǎn)，汽車質(zhì)量整體雖有所提升，但是有關(guān)汽車異響類問題較為集中，嚴(yán)重影響駕駛的舒適性，破壞駕駛者的心情。異響來源廣泛，包括線束、內(nèi)外飾件、車身鈑金等等，其中車身鈑金異響聲源往往被內(nèi)外飾件遮蔽，或者存在于車身封閉腔中，給異響聲源的查找和返修造成很大困難。本文將結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際中遇到的車身鈑金異響問題，對(duì)車身鈑金異響產(chǎn)生機(jī)理及要因進(jìn)行分析，并研究其解決方法及預(yù)防措施等。

2.鈑金異響的產(chǎn)生機(jī)理

聲音都是由物體振動(dòng)產(chǎn)生，正在發(fā)聲的物體叫聲源。組成汽車車身的千百個(gè)鈑金件經(jīng)過焊接、螺栓裝配等各種工藝組合而成，鈑金件搭接固定方式有2層，3層，4層等等搭接關(guān)系，各個(gè)鈑金部件之間也存在著不同的間隙。當(dāng)車身在發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)與路面?zhèn)鬟f過來的振動(dòng)共同作用下，鈑金之間容易引起不規(guī)則的摩擦與變形，從而導(dǎo)致異響的產(chǎn)生。

3.鈑金異響的分析驗(yàn)證

3.1主要產(chǎn)生部位

某些車型在是試制初期的過程中，容易出現(xiàn)多次的車身鈑金異響的問題，經(jīng)過反復(fù)的路試，問題查找和分析，對(duì)異響的來源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)歸類，主要出現(xiàn)在以下區(qū)域：

（1）A柱下部與前風(fēng)窗下橫梁搭接處；

（2）B柱下部與邊縱梁搭接處；

（3）頂蓋與頂蓋橫梁搭接處；

（4）后物隔板與側(cè)圍接處；

（5）C柱下部與后輪罩里板搭接處。

3.2受力分析

目前，市場上的轎車大多為承載式車身，承載式車身沒有車架，而車身已兼起車架的作用，將所有部件固定在車身上，所有的作用力也由車身來承受。因此承載式車身和非承載式用途完全不同。承載式車身的車身部分（包括側(cè)圍、立柱、車頂?shù)龋┒荚诔惺苤鴣碜缘孛妗覓靷鬟^來的震動(dòng)、壓力，在復(fù)雜負(fù)載的作用力下，車身焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部位、搭接面過小的部位、干涉的部位以及最靠近振動(dòng)源的部位都容易產(chǎn)生異響。

通過對(duì)轎車行駛中的主要的受力分析發(fā)現(xiàn)，在鈑金支架的搭接處，運(yùn)動(dòng)件的連接處易造成相對(duì)滑移，尤其受力較大的部位，如A柱、B柱和c柱，該分析結(jié)果與3.1動(dòng)態(tài)的路試測評(píng)結(jié)果保持一致。

3.3原因分析及驗(yàn)證

轎車在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)過程會(huì)通過相關(guān)的分析軟件對(duì)轎車車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)分析，找出并規(guī)避潛在的剛度不足和異響風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)等，但是仍存在一些鈑金異響問題需要在實(shí)車路試中才被發(fā)現(xiàn)。

在轎車車身異響問題解決過程中，通過組織專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行討論、測試，采用主要通過長期調(diào)查分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，結(jié)合魚翅圖管理工具進(jìn)行排查分析，查找異響產(chǎn)生原因，并對(duì)主要原因進(jìn)行歸類，如圖1所示：

3.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因

鈑金件之間間隙過小，焊點(diǎn)布置不合理，搭接承載面過小等。

（1）鈑金件之間間隙過小。車身設(shè)計(jì)過程中，需要考慮到配合件之間的最小間隙，根據(jù)目前的制造工藝，目前國內(nèi)的制造公差基本1mm，但是由于沖壓件的誤差與焊接生產(chǎn)過程中的誤差，相關(guān)配合件之間的間隙過小的話，車身在負(fù)載下極容易變形產(chǎn)生干涉，從而導(dǎo)致異響產(chǎn)生，如圖2所示，水切加強(qiáng)板與鎖體加強(qiáng)板之間設(shè)計(jì)間隙只有1.5mm，過小，從而導(dǎo)致干涉異響問題的產(chǎn)生。

通過尺寸鏈計(jì)算得出，此處間隙增大0.8mm，可避免水切加強(qiáng)板與鎖體加強(qiáng)板之間產(chǎn)生干涉，但是車身在負(fù)載下極容易變形產(chǎn)生動(dòng)態(tài)異響，因此此處的解決方案：除增大此處間隙外，在間隙配合之間增加一根膨脹膠條，通過涂裝高溫后發(fā)生膨脹，產(chǎn)生過盈配合，從根本上隔離開鈑金，解決了鈑金異響的問題。

（2）焊點(diǎn)布置不合理。焊點(diǎn)布置不合理是造成焊接強(qiáng)度不足的主要原因，當(dāng)焊點(diǎn)位置位于圓角附近時(shí)，在焊接作業(yè)時(shí)，很容易導(dǎo)致不規(guī)則變形，從而導(dǎo)致異響。或者搭接件焊點(diǎn)不足，導(dǎo)致相關(guān)搭接件間隙過大，在振動(dòng)下容易產(chǎn)生干涉異響。

如圖3改善前所示，地板與邊梁焊接部位焊點(diǎn)布置不合理，該處間隙較大，容易產(chǎn)生異響。

通過多次的試驗(yàn)驗(yàn)證，調(diào)整地板與邊梁焊接的搭接部位沒有相應(yīng)的焊點(diǎn)，導(dǎo)致該處間隙大，容易產(chǎn)生異響，因此提出的解決方案：在地板與邊梁焊接部位增加2個(gè)焊點(diǎn)，如圖3改善后的圖片所示。

通過反復(fù)的路試驗(yàn)證，該方案有效，異響問題消除。

（3）搭接承載面過小。在靠近振動(dòng)源的部位，如果搭接承面過小，就會(huì)導(dǎo)致相關(guān)搭接件產(chǎn)生異常摩擦、變形等等，從而產(chǎn)生異響。

如圖4所示，吸能梁與縱梁搭接承載面僅有400mm²左右，汽車急加速或急剎車時(shí)由于發(fā)動(dòng)機(jī)的抖動(dòng)傳遞作用力，從而導(dǎo)致該處異響。

通過在吸能梁與縱梁搭接面處增加一層石棉紙墊片，增大搭接承載面，如圖5所示。

經(jīng)過反復(fù)的路試測試，在吸能梁與縱梁搭接面處增加的石棉墊片，能有效的解決此處搭接面的摩擦異響問題。

3.2.2制造原因

沖壓件制造不合格、裝焊變形。沖壓件本身型面偏差或焊接變形，沖壓件制造過程中通常存在毛刺、型面變形，反彈等缺陷，并且在焊接過程中由于定位銷磨損問題，以及夾具操作不到位等等因素，導(dǎo)致總成件尺寸不合格，從而產(chǎn)生干涉異響。

4.鈑金異響的解決方法

4.1異響聲源的查找

車身異響聲源查找，目前較為先進(jìn)的方式是通過專業(yè)的診斷儀，確認(rèn)異響聲源。在沒有輔助設(shè)備儀器情況，主要通過“聽”、“看”、“摸”的方法來查找，通過聽來判斷異響聲源的大概位置，通過看來在排查各部件的裝配關(guān)系，通過摸來感知聲源震動(dòng)。另外，在查找車身鈑金異響聲源的時(shí)候，需要重點(diǎn)排除其他（例如內(nèi)外飾異響聲源）異響聲源，故需要拆除所有相關(guān)內(nèi)外飾件、線束等。

4.2異響的解決

在判斷出異響聲源位置后，需要對(duì)該位置區(qū)域的裝配關(guān)系、工藝要求、單件狀態(tài)、配合公差等進(jìn)行分析：

（1）車身數(shù)模分析，從數(shù)據(jù)上確認(rèn)設(shè)計(jì)因素是否合理，如設(shè)計(jì)間隙是否過小、裝配關(guān)系是否不合理、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否滿足等。

（2）確認(rèn)作業(yè)工藝，分析異響部位是否按工藝文件執(zhí)行，搭接關(guān)系、焊點(diǎn)位置、涂膠位置等等是否符合要求。

（3）沖壓件檢測，檢測異響部位相關(guān)沖壓單件是否有毛刺，通過檢具、白光掃描等檢測手段檢測沖壓件型面是否變形。

消除異響主要通過以下的方法：

（1）增加車身剛性，消除鈑金振動(dòng)或滑移摩撩問題，從而消除異響聲源；

（2）通過在車身與內(nèi)飾件之間填充海綿、增加吸音墊等隔音部件，削弱聲響。

考慮整車的可靠性與有效性，優(yōu)先采用消除異響聲源的方式來解決鈑金異響問題。

5.鈑金異響的預(yù)防措施

5.1完善白車身設(shè)計(jì)

（1）在車身開發(fā)設(shè)計(jì)階段，為了減少和規(guī)避開發(fā)中存在的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，需要進(jìn)行基本的靜態(tài)非線性分析和動(dòng)態(tài)力學(xué)分析等，對(duì)該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度進(jìn)行分析，常用的是CAE或者ANSYS軟件，對(duì)零部件的尺寸、裝配關(guān)系、強(qiáng)度校核等進(jìn)行確認(rèn)。可以針對(duì)性的排查出車身干涉風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，進(jìn)行改善和優(yōu)化，

如圖6和圖7所示。

（1）焊接搭接關(guān)系的邊寬一般取6t+8mm最佳，t為板料厚度；考慮焊接工藝時(shí)應(yīng)考慮焊槍的接近性，減少焊接變形；裝配關(guān)系時(shí)搭接面積要大，消除扭曲變形等問題。

（2）對(duì)于側(cè)圍設(shè)計(jì)，加強(qiáng)板處在內(nèi)外板之間，對(duì)側(cè)圍總成薄弱區(qū)起到加強(qiáng)作用，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮僅在加強(qiáng)區(qū)域和搭接邊處焊接，其它區(qū)域應(yīng)留一定空擋，盡量避免面與面大面接觸，一方面增大加強(qiáng)功能另一方減少?zèng)_壓制造誤差帶來的焊接困難。任何一種車型的車身側(cè)圍總成均可按三層板的設(shè)計(jì)思想去構(gòu)思結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即最外層是外板，最內(nèi)層是內(nèi)板，中間是加強(qiáng)板。在車身附件安裝處一般應(yīng)考慮設(shè)計(jì)加強(qiáng)板。由于側(cè)圍都會(huì)有大片的外覆蓋面的存在，而這些地方往往都會(huì)受到一定的外界沖擊，為了增強(qiáng)其剛性而不容易變形，減少相互振動(dòng)，必須的在內(nèi)板與外板之間會(huì)涂一層3-5mm左右的傳力膠。

（3）對(duì)于機(jī)艙設(shè)計(jì)，機(jī)艙內(nèi)部細(xì)小零部件較多，并且有很大一部分的裝配鈑金件，并且機(jī)艙內(nèi)部裝配有發(fā)動(dòng)機(jī)，在汽車急加速與急剎車時(shí)，振動(dòng)較大，故，機(jī)艙部分件強(qiáng)度剛度需要設(shè)計(jì)較大，并且搭接關(guān)系采用大平面與大平面搭接，不要有面一線、面一曲面等不良設(shè)計(jì)。

5.2優(yōu)化生產(chǎn)過程和工藝

（1）對(duì)沖壓模具需要及時(shí)維護(hù)，減少切邊部位飛邊毛刺等不良缺陷的產(chǎn)生。

（2）彎曲成型件R角不能設(shè)計(jì)過大，高強(qiáng)度部件需要經(jīng)常檢測型面是否反彈。

（3）修改不合理的焊點(diǎn)位置，消除圓角旁邊的焊點(diǎn)，焊點(diǎn)間距過大的部位增加焊點(diǎn)，對(duì)于搭接復(fù)雜部位，增加CO₂保護(hù)焊。

6.小結(jié)

車身鈑金異響涉及的因素非常多，在問題處理過程中難度系數(shù)大，大多是具體問題具體分析，在預(yù)防鈑金異響方面，沒有一個(gè)較為系統(tǒng)的方法，以上處理異響的方法也僅僅是現(xiàn)場工作中的一些經(jīng)驗(yàn)，可以給車企解決鈑金異響方面提供一個(gè)方向，隨著科技的發(fā)展，以及對(duì)車身鈑金異響問題解決的不斷總結(jié)、歸納，最終必然可以形成—套系統(tǒng)的方法。