汽車車門裝配尺寸控制

譚剛

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

對于汽車行業(yè)競爭日益激烈的環(huán)境的今天，客戶對感官質(zhì)量需求越來越高。轎車車門裝配質(zhì)量會影響轎車風噪聲、防水性、車門關(guān)閉力以及轎車外觀等性能，影響顧客的直接感官體驗，故車門裝配質(zhì)量也隨之要求越愛越高。而汽車車門和車身配合涉及到多種不同鈑金件沖壓、焊接成型，涉及到多個零件尺寸搭配，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差，尺寸波動性極大，很容易在實際生產(chǎn)中產(chǎn)生裝配質(zhì)量問題。本文結(jié)合轎車實際生產(chǎn)，針對車身整車尺寸、車門型面尺寸、以及車門裝配等方面作為突破口，提升車門裝配尺寸的穩(wěn)定性。

2 影響車門裝配的主要因素

車門的裝配的配合關(guān)系主要是車門之間、以及車門與側(cè)圍、之間的配合關(guān)系。因此，影響車門裝配尺寸的主要因素有三種：（1）白車身的尺寸偏差。白車身的尺寸偏差主要是側(cè)圍Y向、以及側(cè)框?qū)挾绕睢?cè)圍鉸鏈定位偏差等因素影響；（2）車門尺寸偏差。車門尺寸偏差主要是型面影響段差、車門輪廓偏差影響配合間隙。（3）車門安裝調(diào)試過程產(chǎn)生的偏差。車門安裝調(diào)試過程產(chǎn)生偏差的主要原因是安裝工具合理性以及維護不當造成。

3 白車身尺寸偏差控制

白車身尺寸的日常監(jiān)控主要通過CMM三坐標測量完成，一般車身精度要求1.2mm以內(nèi)，對于車門安裝所涉及的定位點則會定位為關(guān)鍵測點，車身精度要求會加嚴到1mm以內(nèi)。以包容車門、裝配造成的誤差。公差過嚴，則容易造成質(zhì)量控制成本過度浪費。

圖1 懸臂式測量臂CMM測量

白車身尺寸誤差產(chǎn)生原因很多。大致歸類下來，主要有以下三種：

3.1 設(shè)計不合理。

目前許多制造行業(yè)推行PPI設(shè)計面向制造，產(chǎn)品初始設(shè)計很大程度決定了后期工藝性能的好壞。整車的外觀、強度與沖壓工藝性、焊裝工藝性以及裝配工藝性會存在一定的沖突，因此在設(shè)計過程中應(yīng)做整體考慮。原則上，在尺寸復(fù)雜部位，在工藝允許上，應(yīng)該盡量減少零件，采用整體件的形式，以達到減少尺寸鏈輸入。設(shè)計之初也應(yīng)該考慮鈑金搭接之間的避讓以及多層板料搭接導(dǎo)致的錯位、錯孔。在滿足強度前提，也可以降低板料厚度，減少沖壓變形；以及減少焊點數(shù)量，以減少焊接導(dǎo)致的變異。

3.2 工裝夾具不合理

工裝夾具使保證焊接精度的最主要因素。夾具設(shè)計制造以及過程維護，都會影響到尺寸的變異。

3．2．1 夾具設(shè)計及制造。

夾具設(shè)計制造是否合理的標準應(yīng)是能否保證定位可靠、精度是否足夠、是否方便裝配和焊接，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量簡化夾具結(jié)構(gòu)。根據(jù)基準重合原理，應(yīng)選取重要的裝配孔、工藝孔和裝配面作為基準定位。并且，工裝之間應(yīng)保證繼承性，即關(guān)鍵定位點應(yīng)保證一致。

由于車身零件大部分為鈑金件，因此在部分剛性較差的零件，或者沖壓型面不穩(wěn)定的零件，應(yīng)采取過渡定位方式約束零件尺寸。部分剛性很大、已經(jīng)定型了的，復(fù)雜的型面，則應(yīng)減少輔助定位，避免導(dǎo)致過渡定位引起的干涉，比如前后大梁的定位在焊接強度和尺寸確保之后，后續(xù)的焊裝夾具應(yīng)減少輔助定位，避免主要定位無法起作用的情況出現(xiàn)。

3．2．2 工裝維護及調(diào)整。

焊接工裝夾具在使用一定時間后，會出現(xiàn)磨損甚至松動的情況。特別是目前國內(nèi)的汽車廠工裝夾具所用材料強度保證不足，這種情況出現(xiàn)較為頻繁。夾具的精度主要依靠日常夾具TPM管理。以及定期采用測量臂進行校準，一般涉及到零件定位的拼臺，會定義為關(guān)鍵拼臺進行校對工作，要求的精度也會更高。

3.3 焊接變形

焊接導(dǎo)致尺寸變異在實際生產(chǎn)過程中很難去估計，并且手工焊接和機器人焊接差異較大。一般來說，焊接過程應(yīng)該嚴格按照工藝要求的位置、順序、數(shù)量進行焊接，以保證焊接變形的穩(wěn)定和一致性。另外，機器人焊接的焊點軌跡應(yīng)盡量避免對零件的拉扯。

圖2 關(guān)節(jié)測量臂

4 車門型面影響

車門型面尺寸的日常監(jiān)控采用門蓋檢具，使用間隙測量卡尺或者Gapgum進行測量。輔以CMM、白光掃描等措施進行分析，車門型面監(jiān)控公差一般控制在0.75mm以內(nèi)。

車門的型面偏差主要受到車門沖壓零件回彈、以及包邊過程應(yīng)力所致。沖壓件的回彈的原理是因為金屬在成型過程中的應(yīng)力釋放以及金屬沒有充分塑性產(chǎn)生的。為解決沖壓件回彈，常常需要綜合考慮拉延的壓邊力與拉延、整形深度等，從而采取合理的工藝補充，讓零件回彈到數(shù)模理論狀態(tài)。但是，在實際生產(chǎn)過程中，沖壓件完全消除回彈的影響難度非常大，這個時候，就需要車身拼焊方面的工藝作為彌補措施，目前車身車門拼臺主要采取的是預(yù)變形的手段，即采用過定位方式，使零件反向變形，以達到理想的型面效果。

圖3 現(xiàn)場中簡易的反向變形改進

包邊機也會對門蓋的型面產(chǎn)生一定的影響，尤其是在包邊壓力不均勻的情況下，會導(dǎo)致應(yīng)力變形。目前國內(nèi)主流的包邊方式有液壓分體式包邊、伺服電機包邊、機器人輥邊、以及一體式液壓包邊。一體式液壓包邊由于壓力均衡穩(wěn)定，包邊質(zhì)量相對也更穩(wěn)定，目前國內(nèi)主流較好的汽車廠均采用這種包邊模式。

圖4 一體式液壓包邊機

5 車門裝配工具偏差影響

車門安裝工具的定位、對安裝尺寸影響往往也很大。因此車門安裝工具必須是穩(wěn)定的、可靠的，且應(yīng)該是需要定期維護的。安裝工具目前有四種形式。（1）簡易式的安裝工具，只是輔助限制車門上下位置，方便安裝，此工具，簡單、實用、但控制門內(nèi)間隙的能力較弱，需要輔助的定內(nèi)間隙的定位塊，可以滿足一般使用要求（2）手推車式安裝工具。特點是比較好看，可以一定程度上控制門內(nèi)間隙、容易磨損，受地面、人工經(jīng)驗等條件影響較大，不容易控制精度，后期維護很難跟上（3）懸掛式安裝工具。不容易操作、但比手推式的精度稍高，制作麻煩，成本高（4）組合式安裝工具。特點是極大地避免了車門鉸鏈的定位誤差系統(tǒng)，車門鉸鏈扭矩可以穩(wěn)定控制，車門內(nèi)間隙可以準確地保證，弱點是設(shè)計較為復(fù)雜。目前，大部分汽車廠家主要是采取的是組合式安裝工具或者懸掛式安裝工具。

圖5 常見幾種車門安裝工具

6 結(jié)語

為了確保轎車車門裝配尺寸，這里針對白車身提出了CMM測量，同時通過零件設(shè)計、工裝設(shè)計及維護、焊接工藝等三方面進行闡述白車身尺寸穩(wěn)定的主要方法。車門型面的穩(wěn)定性在于控制好沖壓型面的穩(wěn)定性，以及后期采取適當?shù)姆聪蜃冃芜M行控制。車門裝配方式上應(yīng)要確保車門安裝的可靠性、穩(wěn)定性，盡量避免后期調(diào)動，其中也介紹了目前汽車廠常用的四種裝配工具。