四重定位系統(tǒng)車門總成檢具的研究及應(yīng)用

陳世濤，王海玲，李 輝，崔禮春

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司 技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

汽車白車身精度是工藝水平的重要指標(biāo)，高精度的白車身不僅可以改善總裝零部件的裝配質(zhì)量，同時(shí)也能提升車身外觀間隙品質(zhì)[1]。

門蓋系統(tǒng)在整車中的地位十分重要，很多主機(jī)廠多調(diào)用大量的人力物力來提升門蓋質(zhì)量，門蓋匹配的好壞直接影響整車的風(fēng)噪、四門閉合力及密封效果。此外，玻璃升降困難、四門下垂嚴(yán)重、四門密封不良及閉合力過大一直為門蓋系統(tǒng)的三大難點(diǎn)，嚴(yán)重影響了門蓋性能。因此，在產(chǎn)品制造過程中，采用何種工藝和檢測(cè)定位方案對(duì)尺寸的積累、公差的滿足相當(dāng)重要。

目前在整車開發(fā)過程中，沖壓件單件、包邊總成仍主要采用檢具進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)試、整改、驗(yàn)收，以確認(rèn)沖壓件精度是否合格、滿足裝車要求，鑒于此，檢具的結(jié)構(gòu)和功能是否可實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車零部件準(zhǔn)確、直觀快速、有效的檢測(cè)尤為重要[2-3]。

1 車門包邊總成檢具應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，大多數(shù)車門包邊總成檢具通常以內(nèi)板的定位孔和支撐面為基準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)其檢測(cè)功能，具體為：根據(jù)零件在車身上的空間立體擺放，選取內(nèi)板上距離相對(duì)較遠(yuǎn)的兩個(gè)孔作為定位孔，約束空間坐標(biāo)系X向和Z向，然后以內(nèi)板上幾個(gè)相對(duì)平坦的面，作為支撐定位面，使用壓塊或夾鉗約束空間坐標(biāo)系Y向。定位后，通過檢具上相應(yīng)的檢測(cè)塊等功能附件完成檢測(cè)，使用該種車門總成檢具檢測(cè)仍存在一定問題：

（1）對(duì)車門包邊總成件進(jìn)行檢測(cè)是以內(nèi)板上的2個(gè)定位孔為定位基準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，而實(shí)際裝車過程中，車門包邊總成件與車身通過鉸鏈安裝連接，裝車后的檢測(cè)基準(zhǔn)事實(shí)上已轉(zhuǎn)化為鉸鏈孔及鉸鏈安裝面，兩種不同基準(zhǔn)下得到的檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，有效性降低[4]。

（2）由于內(nèi)板止口公差，內(nèi)板止口與外板包邊間隙的存在，包邊加工時(shí)不可避免的會(huì)出現(xiàn)內(nèi)外板相對(duì)位置發(fā)生偏差，進(jìn)而導(dǎo)致包邊后的外板輪廓相對(duì)內(nèi)板也發(fā)生偏差?；诖祟悆?nèi)板止口及間隙偏差的存在會(huì)出現(xiàn)以下情況：常規(guī)的以內(nèi)板為基準(zhǔn)定位時(shí)，檢測(cè)的包邊總成輪廓不合格，而裝車后由于基準(zhǔn)變化，檢測(cè)結(jié)果卻是合格的，或者相反，檢測(cè)的包邊總成輪廓合格，而裝車后由于基準(zhǔn)變化，檢測(cè)結(jié)果卻是合格，也即現(xiàn)有常規(guī)的車門包邊總成檢具的檢測(cè)結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性和有效性，無法作為判斷依據(jù)有效指導(dǎo)包邊件的精度整改，若不詳細(xì)分析甚至?xí)斐烧`判、誤整改等不必要的問題。

（3）四門窗框的整體精度為車窗玻璃平穩(wěn)升降的重要影響因素，且窗框位于整體上端，采用現(xiàn)有常規(guī)總成檢具內(nèi)板定位的方式，當(dāng)車門下方的定位出現(xiàn)微小偏差，上方的窗框精度偏差會(huì)數(shù)倍放大，同樣會(huì)導(dǎo)致窗框精度測(cè)量結(jié)果實(shí)際有效性較低。

2 四重基準(zhǔn)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

檢具作為控制工序間產(chǎn)品質(zhì)量的主要檢測(cè)手段，如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效使用功能也就顯得非常重要，而沖壓件在檢具中的定位方式對(duì)其檢測(cè)結(jié)果的正確性與穩(wěn)定性又起著決定性的作用[5-6]。

基于單個(gè)零件、包邊總成零件、整車裝配的搭接關(guān)系，并針對(duì)基準(zhǔn)變化造成的精度檢測(cè)缺乏有效性問題，我公司某新車型開發(fā)過程中采用一種四重定位基準(zhǔn)系統(tǒng)復(fù)合的車門包邊總成檢具，該總成檢具可實(shí)現(xiàn)四種定位基準(zhǔn)下的總成周圈型面、輪廓、鎖孔、窗框等關(guān)鍵要素的精度檢測(cè)[7]。與普通總成檢具相比，該多功能總成檢具主要區(qū)別為：

（1）設(shè)置提拉式切換裝置，對(duì)車門總成Y向的正向進(jìn)行約束，實(shí)現(xiàn)以車門內(nèi)板上主/副定位孔、內(nèi)板支撐為基準(zhǔn)的內(nèi)板定位系統(tǒng)，進(jìn)行包邊總成檢測(cè)；同時(shí)設(shè)置與提拉切換裝置對(duì)應(yīng)的夾鉗，可實(shí)現(xiàn)未包邊前內(nèi)板銷總成結(jié)構(gòu)的精度檢測(cè)，將檢測(cè)分析工作進(jìn)一步細(xì)化，更便于精度偏差分析過程中問題查找及確認(rèn)。

（2）增加了可選擇的以外板為基準(zhǔn)的定位系統(tǒng)，以此基準(zhǔn)可獨(dú)立檢測(cè)，檢測(cè)功能不受影響；該種檢測(cè)方式主要以周圈設(shè)置的頂絲、壓板及限位檢測(cè)塊為基準(zhǔn)進(jìn)行包邊總成件的檢測(cè)。

（3）增加了以窗框零件上的孔為主/副定位孔、窗框周邊設(shè)置的部分壓板壓緊定位為基準(zhǔn)的窗框定位系統(tǒng)。

（4）增加了可選擇的以車門鉸鏈為基準(zhǔn)的定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)可獨(dú)立檢測(cè)，檢測(cè)功能不受影響；該方式主要以鉸鏈處的定位銷、車門下方的限位檢測(cè)塊及鉸鏈相對(duì)一側(cè)的壓板壓緊定位為基準(zhǔn)的鉸鏈定位系統(tǒng)，進(jìn)行包邊總成件的精度檢測(cè)。

以上四種定位系統(tǒng)在同一副總成檢具上實(shí)現(xiàn)，每套定位系統(tǒng)都是可拆裝、工作與不工作兩種狀態(tài)可切換，此外，四種定位系統(tǒng)相互獨(dú)立且可靈活轉(zhuǎn)換、檢測(cè)功能不受影響。因此，在車身精度提升過程中，不同定位系統(tǒng)下的精度檢測(cè)結(jié)果可以相互對(duì)比、驗(yàn)證，綜合分析，進(jìn)行精度影響因素問題點(diǎn)的識(shí)別和工裝整改，為調(diào)試整改提供真實(shí)、明確的工作方向，實(shí)現(xiàn)人力、物力、財(cái)力投入降低，調(diào)試周期縮短。

3 檢具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

以我公司新車型開發(fā)過程中的車門包邊總成檢具為例，如圖1所示，該包邊總成檢具主要包括：外板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)、內(nèi)板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)、窗框基準(zhǔn)定位系統(tǒng)、鉸鏈基準(zhǔn)定位系統(tǒng)、底座、面差與輪廓檢測(cè)塊組件及窗框檢測(cè)卡板。其中，外板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)、內(nèi)板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)、窗框基座定位系統(tǒng)、鉸鏈基準(zhǔn)定位系統(tǒng)、面差與輪廓檢測(cè)塊組件、窗框檢測(cè)卡板均固定安裝在底座上；面差與輪廓檢測(cè)塊組件依照車門輪廓設(shè)置安裝在周圈；外板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)組件均勻布置在車門下方及靠近B柱的一側(cè)，與面差與輪廓檢測(cè)塊組件互不干涉的交錯(cuò)布置；如圖8所示，鉸鏈基準(zhǔn)定位系統(tǒng)中的鎖緊定位銷分布在與包邊總成中鉸鏈孔相對(duì)應(yīng)的位置，同時(shí)使用車門下方外板定位基座組件上的限位檢測(cè)塊及與鉸鏈相對(duì)位置一側(cè)的調(diào)節(jié)螺桿進(jìn)行支撐限位[8-9]。

圖1 多功能車門包邊總成檢具結(jié)構(gòu)圖

3.1 外板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)

如圖2所示，外板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)主要由如圖2、圖3中所示的定位組件及壓板配合實(shí)現(xiàn)，定位組件分別布置在車門下方一側(cè)及相鄰靠近B柱的一側(cè)，而壓板均勻布置在輪廓周圈，其中壓板與頂絲配合使用實(shí)現(xiàn)車身Y軸方向的限位，定位組件主要進(jìn)行相應(yīng)位置輪廓邊緣切向方向上（XZ平面）的限位。

如圖3所示，具體實(shí)現(xiàn)過程如下：首先將所有頂絲、壓塊、側(cè)向頂絲和內(nèi)板定位銷組件調(diào)整到非工作做狀態(tài)，將總成制件放入，隨后調(diào)節(jié)側(cè)向頂絲，通過限位檢測(cè)塊進(jìn)行包邊總成輪廓位置在車身坐標(biāo)系XZ平面內(nèi)的調(diào)整及定位；最后，壓緊所有壓塊并利用頂絲使包邊總成件與壓塊下表面充分接觸實(shí)現(xiàn)車身Y軸方向上的限位，并使用檢測(cè)工具檢測(cè)并記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)。

圖2 外板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)

除了常規(guī)精度檢測(cè)外，該外板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)無需測(cè)量情況下周圈輪廓精度是否合格的快速判斷。如圖3所示，外板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)中的限位檢測(cè)塊在導(dǎo)滑槽中導(dǎo)滑導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)，限位檢測(cè)塊上設(shè)置有基準(zhǔn)線且導(dǎo)滑槽側(cè)壁上加工有基準(zhǔn)刻度及基準(zhǔn)定位孔，在實(shí)際檢測(cè)過程中，可以調(diào)整限位檢測(cè)塊使之抵在總成零件邊緣輪廓上，然后通過基準(zhǔn)刻度偏差數(shù)值進(jìn)行判斷偏差；或者將限位檢測(cè)塊刻度基準(zhǔn)線調(diào)整至與導(dǎo)滑槽上的基準(zhǔn)零刻度對(duì)齊，然后通過測(cè)量限位檢測(cè)塊與總成零件輪廓之間的間隙判斷輪廓偏差，該種組件裝置及測(cè)量方式的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)包邊總成精度的初步快速判斷。

3.2 內(nèi)板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)

圖3 外板基準(zhǔn)定位組件

如圖4所示，內(nèi)板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)主要包括內(nèi)板定位銷組件、提拉式切換裝置組件、夾鉗。以內(nèi)板作為定位基準(zhǔn)進(jìn)行包邊總成的檢測(cè)，結(jié)合圖5、圖6，其具體操作過程如下：首先將其它定位系統(tǒng)的工作部件均調(diào)整到非工作做狀態(tài)，內(nèi)板定位銷組件、提拉式切換裝置調(diào)節(jié)至工作狀態(tài)，將制件放入檢具內(nèi)，以內(nèi)板定位銷進(jìn)行車門內(nèi)板的定位，以提拉式切換裝組件上的S面基準(zhǔn)塊為基準(zhǔn)面進(jìn)行基準(zhǔn)定位。為了提高操作安全性，可將周圈個(gè)別壓塊進(jìn)行單方向限位，防止零件掉落。待零件平穩(wěn)固定后進(jìn)行總成面差、止口的精度檢測(cè)。

圖4 內(nèi)板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)

如圖5a、5b所示，內(nèi)板基準(zhǔn)定位銷組件結(jié)構(gòu)主要包括：定位銷1、安裝板2、轉(zhuǎn)換手柄3，其中安裝板具有倒“L”型卡槽，轉(zhuǎn)換手柄穿過倒“L”型卡槽與定位銷固定聯(lián)接，定位銷主體為圓柱形，與安裝板通過可轉(zhuǎn)動(dòng)、可上下移動(dòng)的滑動(dòng)配合安裝。如圖5a所示，當(dāng)轉(zhuǎn)換手柄放置于倒“L”卡槽底部時(shí)，定位銷下移沉至底部，處于非工作狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)換手柄位于倒“L”卡槽的平臺(tái)部上部左端時(shí)，定位銷上移處于工作狀態(tài)，即圖5b所示狀態(tài)，可以對(duì)車門內(nèi)板上的定位孔進(jìn)行定位。

如圖6a、6b所示，提拉式切換裝置的結(jié)構(gòu)主要包括：S面基準(zhǔn)塊1、安裝基座2、拉環(huán)3、彈簧4、墊片5、螺栓6，該提拉式切換裝置作為一個(gè)整體安裝在沖壓檢具本體上。其具體裝配關(guān)系及作用如下：S面基準(zhǔn)塊1頂部為基準(zhǔn)面，內(nèi)板基準(zhǔn)定位系統(tǒng)工作時(shí)，與車門內(nèi)接觸起到基準(zhǔn)面支撐作用；中部帶有法蘭結(jié)構(gòu)，用于工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)切換；下部為光滑圓桿13，起到導(dǎo)向作用，且光滑圓桿底部帶有螺紋底孔。安裝基座2通過螺釘固定安裝在檢具本體上，安裝基座2中間帶有兩個(gè)平行凸起的臺(tái)階，且兩個(gè)臺(tái)階之間形成的方形槽中間有圓形過孔。S面基準(zhǔn)塊1依次穿過安裝基座2上的圓形過孔、彈簧4，螺栓6穿過墊片5通過螺紋配合安裝在S面基準(zhǔn)塊1上。

圖5 內(nèi)板定位銷組件工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

工作狀態(tài)時(shí)，S面基準(zhǔn)塊1為拉起狀態(tài)，中部法蘭支撐在安裝基座的臺(tái)階上，此時(shí)彈簧3處于壓縮狀態(tài)。工作時(shí)將板件放在檢具上，S面基準(zhǔn)塊1上的基準(zhǔn)面與板件接觸，起到檢測(cè)支撐作用。工作狀態(tài)切換時(shí)，將拉環(huán)3提起并旋轉(zhuǎn)90度，S面基準(zhǔn)塊1下沉至方形槽內(nèi)，如圖6b所示，進(jìn)入非工作狀態(tài)。

圖6 提拉式切換裝置組件工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

通過該種提拉式切換裝置的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)多功能總成檢具不同定位系統(tǒng)狀態(tài)下避免過定位，同時(shí)也可有效避讓干涉。此外，當(dāng)進(jìn)行精度校正或數(shù)據(jù)變更整改時(shí)，可通過在安裝基座下增加墊片或加工安裝面實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單方便。

3.3 窗框基準(zhǔn)定位系統(tǒng)

車門窗框沖壓件多為輥壓件，匹配安裝車窗玻璃，焊接后總成成體精度要求較高，否則容易導(dǎo)致玻璃升降不穩(wěn)、異響，玻璃升降機(jī)易損毀，使用壽命短，因此，為提高窗框部分及整體精度，在車門包邊總成檢具中增加窗框基準(zhǔn)定位系統(tǒng)的檢測(cè)方式。

如圖7所示，窗框基準(zhǔn)定位系統(tǒng)主要包括窗框定位銷及窗框壓板，生產(chǎn)檢測(cè)過程中首先使其它定位系統(tǒng)工作機(jī)構(gòu)置于非工作狀態(tài)，將總成制件放置在在檢具上并通過窗框定位銷對(duì)窗框沖壓件上的孔定位實(shí)現(xiàn)總成的孔定位，然后通過窗框壓板對(duì)窗框部分位置進(jìn)行夾持壓緊，周圈可適當(dāng)使用壓塊非夾緊限位，提高操作安全性，定位完成后即可進(jìn)行窗框基準(zhǔn)定位系統(tǒng)下的總成精度檢測(cè)。

圖7 窗框基準(zhǔn)定位系統(tǒng)

3.4 鉸鏈基準(zhǔn)定位系統(tǒng)

汽車車門總成主要通過鉸鏈安裝于車身，在整車精度評(píng)測(cè)中，車門總成精度將以鉸鏈為連接載體實(shí)現(xiàn)精度公差及尺寸工程相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)的轉(zhuǎn)移。因此，鉸鏈基準(zhǔn)系統(tǒng)下的車門總成精度檢測(cè)亦十分必要。

如圖8所示，鉸鏈基準(zhǔn)定位系統(tǒng)主要包括壓塊、限位檢測(cè)塊、鎖緊定位銷、調(diào)節(jié)螺栓，其中，鎖緊定位銷模擬車身安裝緊固螺栓，將車門總成固定在檢具上實(shí)現(xiàn)車門閉合狀態(tài)下的精度檢測(cè)；為防止重力過大下沉，使用外板基準(zhǔn)系統(tǒng)中的限位檢測(cè)塊對(duì)車門地板輪廓進(jìn)行抵接限位。此外，在靠近B柱一側(cè)設(shè)置有調(diào)節(jié)螺桿，對(duì)車門內(nèi)板進(jìn)行適應(yīng)性支撐，同時(shí)配合一個(gè)壓板進(jìn)行非壓緊性限位防止車門開合外張，保證精度檢測(cè)穩(wěn)定性的同時(shí)提高操作安全性。實(shí)際檢測(cè)過程中，通過鉸鏈鎖緊定位銷有效連接，并使用其它部件輔助定位后，即可實(shí)現(xiàn)整車裝配狀態(tài)下的車門總成精度檢測(cè)。

圖8 鉸鏈基準(zhǔn)定位系統(tǒng)

在實(shí)際生產(chǎn)調(diào)試驗(yàn)證過程中，通過不同的定位基準(zhǔn)對(duì)汽車車門包邊總成進(jìn)行檢測(cè)，會(huì)得到四組不同狀態(tài)下的檢測(cè)數(shù)據(jù)，可結(jié)合包邊總成在裝車過程中的實(shí)際質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行判斷，從中選取更直觀、有效的一組檢測(cè)數(shù)據(jù)作為精度提升整改的依據(jù)[10]。

該四重基準(zhǔn)定位系統(tǒng)復(fù)合的多功能車門包邊總成檢具可實(shí)現(xiàn)不同定位基準(zhǔn)下的精度檢測(cè)，從而建立不同條件下單件、包邊總成及整車裝配之間的關(guān)系，為沖壓件調(diào)試整改、問題點(diǎn)識(shí)別提供有效的指導(dǎo)依據(jù)。檢具實(shí)物如圖9所示，已在實(shí)際生產(chǎn)中有效應(yīng)用并有效指導(dǎo)車門系統(tǒng)精度提升。

圖9 檢具實(shí)物圖

4 結(jié)束語(yǔ)

檢具作為沖壓件的檢測(cè)工具，其檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性和有效性將直接影響整車精度，本文所述的四重基準(zhǔn)定位系統(tǒng)的多功能車門包邊總成檢具可實(shí)現(xiàn)不同定位基準(zhǔn)下的精度檢測(cè)，從不同角度反應(yīng)零件的精度狀況，為質(zhì)量問題分析及不合格原因的確認(rèn)提供了有效的參考依據(jù)，避免調(diào)試過程誤判誤整改，有利于提高整改效率，為整車精度快速提升提供保障。