淺析底盤副車架與車身合裝定位方式

陶峰

摘 要：詳細(xì)講解乘用車底盤副車架與車身在總裝車間合裝時(shí)的定位結(jié)構(gòu)及各自優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：自定位結(jié)構(gòu);專門工裝定位結(jié)構(gòu)

1 引言

副車架是底盤懸架系統(tǒng)中的一個(gè)非常重要的零部件，不僅起到承載作用，同時(shí)自身的尺寸精度、車身對(duì)應(yīng)安裝孔的位置精度等對(duì)整車的四輪定位參數(shù)影響非常大。四輪定位參數(shù)超差嚴(yán)重的會(huì)直接造成車輛回正性能差、跑偏、磨胎等質(zhì)量缺陷。

通過對(duì)國內(nèi)外多個(gè)主機(jī)廠副車架3D數(shù)據(jù)、2D產(chǎn)品圖紙、總裝車間合裝工藝進(jìn)行研究調(diào)查，目前主要有兩種底盤副車架與車身合裝裝配工藝：即自定位人工安裝和采用專用定位工裝進(jìn)行合裝。

副車架與車身合裝時(shí)采用不同的定位方式，在副車架焊接總成產(chǎn)品2D圖紙上通常對(duì)應(yīng)不同的基準(zhǔn)定位方法。不同的基準(zhǔn)定位方法將會(huì)導(dǎo)致車身和副車架兩個(gè)零部件系統(tǒng)中極限尺寸相差較大。

通過對(duì)產(chǎn)品2D圖紙GD&T公差進(jìn)行分析，采用專門的定位工裝時(shí)，副車架通常把工藝孔設(shè)計(jì)成主次定位孔，這樣，當(dāng)車身與副車架四個(gè)安裝孔同時(shí)走相反的極限公差時(shí)，如果各部件（車身、副車架）定義的公差范圍過大、副車架安裝過孔孔徑偏小，不僅安裝困難，而且合裝后的副車架在整車坐標(biāo)系中是偏斜的，造成車輛左右軸距相差很大，不可避免產(chǎn)生跑偏現(xiàn)象，后期解決非常困難。

副車架與車身合裝時(shí)采用自定位結(jié)構(gòu)方式時(shí)，通常采用副車架的關(guān)重孔（安裝孔）作為定位基準(zhǔn)。與采用專門的定位工裝相比，這種基準(zhǔn)確定方法，在同樣的公差范圍類，副車架與車身四個(gè)安裝孔之間尺寸的極限偏差要小。

2 通過自定位結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位

就是在副車架和車身下底板之間設(shè)計(jì)有定位結(jié)構(gòu)，能準(zhǔn)確地將底盤副車架定位安裝在車身下底板相應(yīng)位置。

利用與車身安裝的孔作為主次定位孔自定位裝配在白車身上，是副車架常規(guī)的裝配方案，尤其在日系汽車上得到廣泛的應(yīng)用。圖1就是某日系車型的前副車架2D圖紙（局部），副車架與車身配合的后部2個(gè)孔既作為安裝過孔（圖中省略了橡膠襯套）也作為基準(zhǔn)孔。它在后部2個(gè)襯套上就設(shè)計(jì)了自定位導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，如圖2所示。

從現(xiàn)有的資料中有據(jù)可查，使用這種定位結(jié)構(gòu)形式的車型基本上都是一些大中型SUV或B級(jí)以上轎車中的大型框梁式副車架，如：圖3所示的某日系車型的鋼制框梁式后副車架，產(chǎn)品2D圖紙上明確使用關(guān)重孔（安裝孔）作為主次基準(zhǔn)，總裝車間利用臺(tái)車升降，工人左右前后輕微搖晃后自定位對(duì)準(zhǔn)。

圖4為特斯拉某車型的鋼制框梁式前副車架，在與車身對(duì)應(yīng)安裝處設(shè)計(jì)有自定位結(jié)構(gòu)。圖5是某日系SUV鋼制框梁式前副車架，設(shè)計(jì)有2根定位銷與車身對(duì)應(yīng)位置的孔組成自定位安裝結(jié)構(gòu)。圖6為設(shè)計(jì)在襯套上的某德系大型SUV鋼制框梁式后副車架自定位導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。

拋開定位工裝的制造費(fèi)用不談，采用自定位結(jié)構(gòu)進(jìn)行副車架與車身安裝時(shí)，副車架的安裝孔既可以起到安裝過孔作用，也可以作為副車架一面兩銷基準(zhǔn)體系中的主副基準(zhǔn)，減小四個(gè)安裝孔之間的累積誤差，不失為保證懸架系統(tǒng)中各個(gè)零部件相對(duì)位置精度的最好手段。同時(shí)，這種定位方式因不需要克服白車身過大的焊接尺寸偏差，副車架安裝孔不需要開的很大，這樣能有效增大螺栓法蘭面與過孔之間的接觸面積，起到預(yù)防螺栓力矩衰退作用。

如果設(shè)計(jì)階段在副車架上設(shè)計(jì)2個(gè)公差加嚴(yán)控制的定位孔，也不影響后期總裝生產(chǎn)線使用全自動(dòng)合裝工裝進(jìn)行生產(chǎn)。

但采用自定位結(jié)構(gòu)進(jìn)行副車架設(shè)計(jì)開發(fā)，需要提高車身與副車架對(duì)產(chǎn)品自身的尺寸精度控制，一定程度上也會(huì)增加產(chǎn)品的制造成本。

3 通過專門定位工裝進(jìn)行定位

使用這種方式與車身定位安裝的副車架大多是“元寶”型副車架。他們通常在與車身安裝的四個(gè)孔之外專門設(shè)計(jì)工藝定位孔（一個(gè)圓孔和一個(gè)橢圓孔）作為副車架的主次基準(zhǔn)孔。這兩個(gè)孔既是副車架產(chǎn)品圖紙的基準(zhǔn)孔，也是副車架與車身合裝時(shí)專用定位工裝使用的定位孔。

此種定位方式常見于早期的國產(chǎn)車和大眾系列車型中的“元寶”型副車架，從設(shè)計(jì)階段開始就要求遵循基準(zhǔn)重合原則，在副車架安裝到車身上的過程中，在需要專門的定位裝置時(shí)，也需要浮動(dòng)工作臺(tái)前后左右晃動(dòng)。

圖7、圖8是2個(gè)國產(chǎn)車型的前副車架，產(chǎn)品中的圓孔為主基準(zhǔn)孔，橢圓孔為次基準(zhǔn)孔。

用工藝孔作為主次基準(zhǔn)，稍加推敲，就能得出四個(gè)關(guān)重孔（安裝孔）之間存在累積誤差。如果車身對(duì)應(yīng)的四個(gè)孔也存在極限偏差，就會(huì)對(duì)四輪定位參數(shù)產(chǎn)生影響。對(duì)于麥弗遜前懸架，如果零件尺寸處在極限公差位置，不僅使裝配困難，也很有可能使外傾角、主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角超出規(guī)定的公差范圍。圖9是大眾某款車型前副車架的產(chǎn)品2D圖紙，就設(shè)計(jì)有用于主定位的圓孔，次定位的橢圓孔。

在底盤副車架裝配到車身的過程中，使用專門的定位工裝時(shí)，可以適當(dāng)降低焊接白車身的尺寸精度要求。副車架在沖壓焊接過程中，方便使用同一基準(zhǔn)在不同工序間進(jìn)行定位。這就是很多專業(yè)人士非常推崇這種設(shè)計(jì)的原因。

但這種定位方式，因?yàn)槭褂酶避嚰苤蟹顷P(guān)重孔作為基準(zhǔn)孔，實(shí)際的關(guān)重孔（與車身配合裝配的4個(gè)孔）之間必然產(chǎn)生累積公差，不利于提高副車架焊接總成尺寸精度。為克服白車身焊接過程中產(chǎn)生的尺寸偏差，需要將副車架安裝孔開的比較大，這樣會(huì)使螺栓的法蘭面實(shí)際接觸面積減小，容易造成扭矩衰減。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于舉升臺(tái)車、定位工裝、白車身等尺寸精度原因，整車下線后，四輪定位參數(shù)調(diào)整工作量依然比較大，尺寸一致性效果一般。

4 結(jié)語

上述兩種底盤副車架與車身合裝定位方式，在現(xiàn)有的整車設(shè)計(jì)開發(fā)中都大量存在，只要白車身和副車架產(chǎn)品尺寸精度控制得好，都能滿足整車制造要求。實(shí)際工作中，究竟采取何種方式進(jìn)行定位，建議考慮以下因素：

定位比較高端，對(duì)品質(zhì)要求很高的車輛，使用大型鋼制框梁型副車架或鋁合金框梁型副車架時(shí)，建議使用自定位結(jié)構(gòu)。

經(jīng)濟(jì)性轎車在采用“元寶”型副車架時(shí)，考慮到產(chǎn)量巨大，在副車架與白車身尺寸一致性能得到保證時(shí)，建議采用專門工裝定位結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王霄鋒.汽車懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2015.

[2]曹渡，劉永清.汽車尺寸工程技術(shù)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

[3]王廷強(qiáng).GD&T基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.