加油門蓋板與側(cè)件鈑金外觀縫隙匹配分析

王子龍

（上汽大眾汽車有限公司長沙分公司）

尺寸工程又叫尺寸管理，是以既定或預(yù)期的制造能力為出發(fā)點(diǎn)，開發(fā)合理的定位、合理分配和制定公差、設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)募庸ず脱b配工藝，以使產(chǎn)品達(dá)到既定的匹配和功能要求。汽車縫隙配合研究是尺寸工程一項(xiàng)非常重要的工作，縫隙配合是汽車外觀美學(xué)的重要組成部分，其好壞直接影響了客戶對于整車質(zhì)量的評價(jià)[1]。加油門外蓋板與側(cè)件鈑金外觀縫隙匹配出現(xiàn)的兩側(cè)縫隙不均缺陷，已成為起步生產(chǎn)階段重要的外觀匹配問題。針對生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際困難和問題，文章運(yùn)用尺寸工程及尺寸鏈分析的方法，從目標(biāo)零件配合公差及定位入手，對該問題進(jìn)行了分析，探討定位方式及各工藝環(huán)節(jié)定位基準(zhǔn)的一致性、對間隙配合的影響，從尺寸工程角度給出了保證間隙配合的優(yōu)化方案。

1 問題描述

由于加油門蓋板面積較小，其與鈑金側(cè)件的左右2條縫隙處于人眼的同一視野中，因此并不大的縫隙落差，也會在視覺上對客戶精致感知有明顯影響。

以某車型為例，其起步生產(chǎn)階段，加油門蓋板與側(cè)件的外觀縫隙匹配，出現(xiàn)兩側(cè)縫隙落差大的問題。目視效果呈整體單邊趨勢，缺陷趨勢前大后小。

根據(jù)整車外觀縫道匹配設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：加油門蓋板與側(cè)件縫隙理論上即存在0.2 mm 的落差，縫隙公差均為±0.5 mm，匹配圖如圖1 所示。

圖1 加油門蓋板與鈑金側(cè)件間隙匹配圖

根據(jù)整車奧迪特的主觀視角質(zhì)量評價(jià)：兩側(cè)縫隙落差＞0.5 mm 時(shí)，視覺上即產(chǎn)生明顯落差，奧迪特評價(jià)為C1 類缺陷；當(dāng)落差≥1.0 mm 時(shí)，即為B 類缺陷，缺陷狀態(tài)圖，如圖2 所示。缺陷狀態(tài)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值和實(shí)際值，如表1 所示。

圖2 汽車加油門蓋板縫隙缺陷狀態(tài)示意圖

表1 汽車加油門蓋板縫隙缺陷狀態(tài)數(shù)據(jù)mm

2 問題分析

2.1 公差分析

根據(jù)匹配要求，加油門蓋板與側(cè)件縫隙前端為（2.2±0.5）mm，后端為（2.0±0.5）mm，前后2 條縫隙落差為0.2 mm。按照極值法估算2 條縫隙落差的上下公差范圍分別為1.0 mm 和-1.0 mm，即2 條縫隙落差理論值為（0.2±1.0）mm，區(qū)間值為[-0.8，+1.2]mm[2]。

但從客戶主觀評價(jià)角度，采用奧迪特評價(jià)結(jié)果：2條縫隙落差的絕對值在0.5 mm 以內(nèi)為可接受范圍，即[-0.5，+0.5]mm。以理論中已有落差值（0.2 mm）為中值，從主觀評價(jià)角度得到的2 條縫隙落差值為mm。

實(shí)際匹配需求結(jié)果的公差范圍，小于設(shè)計(jì)允許公差范圍。因此，僅以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為依據(jù)，評價(jià)2 條縫隙是否超出公差范圍的方法，已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際需求，必須在零件尺寸控制與評價(jià)、鈑金尺寸控制與評價(jià)，以及裝配控制時(shí)，適當(dāng)調(diào)整目標(biāo)中值及控制公差范圍。由于公差的上下限不對稱分布，零件位置偏后的容錯(cuò)量（0.3 mm）遠(yuǎn)小于位置偏前的容錯(cuò)量（0.7 mm）。

2.2 裝配關(guān)系及影響因素分析

加油門蓋板安裝是將總成零件卡入側(cè)件上鈑金孔內(nèi)，零件四周分布有4 個(gè)固定卡腳（A1～A4），2 個(gè)輔助限位卡腳（B1，B2），如圖3 所示。

圖3 汽車加油門蓋板零件定位結(jié)構(gòu)

以車輛前進(jìn)方向?yàn)?X 方向，車底到車頂高度方向?yàn)閆 向。A1～A4 卡腳在Z 向上下布置且過盈安裝，因此通過零件自身及鈑金尺寸，能夠準(zhǔn)確定位零件的Z 向位置。同時(shí)A1～A4 卡腳在Y 向具有臺階結(jié)構(gòu)，起到限位作用，能夠有效定位Y 向面差配合尺寸。

B1 和B2 卡腳在X 向?qū)ΨQ布置，在安裝過程中能夠?qū)α慵 向位置進(jìn)行輔助定位。但通過DMU 數(shù)模查詢發(fā)現(xiàn)，B1 和B2 卡腳與鈑金為間隙配合安裝，零件在X 向平動(dòng)自由度限位不足。理論狀態(tài)安裝后，B1 和B2卡腳與鈑金止口間隙分別為0.165 mm 和0.134 mm，如圖4 所示。

圖4 加油門總成卡腳B1 和B2 與鈑金止口零件X 向設(shè)計(jì)狀態(tài)

加油門總成零件為剛性結(jié)構(gòu)，當(dāng)零件位置在X 向移動(dòng)變化時(shí)，縫隙A 和縫隙B 將同步發(fā)生等量、反向的變化。因此，如果B1 位置間隙（0.165 mm）在安裝過程中變?yōu)榱阗N狀態(tài)，單側(cè)縫隙變化0.165 mm，對2 條縫隙落差影響貢獻(xiàn)量將為-0.33 mm；同理，如果B2 位置間隙（0.134 mm）在安裝過程中變?yōu)榱阗N狀態(tài)，對縫隙落差影響貢獻(xiàn)量將為0.268 mm[3]。

2.3 鈑金影響因素分析

加油門在側(cè)件鈑金上的安裝止口為沖壓成型，偏差穩(wěn)定，一致性較高。鈑金型面呈臺階形，內(nèi)側(cè)下級臺階止口為安裝定位面；外側(cè)上級臺階為外觀匹配面。

對實(shí)車鈑金尺寸委托加密測量，結(jié)果顯示：止口X向兩側(cè)分別向后約0.9 mm 和0.8 mm，如圖5 所示。側(cè)件鈑金外匹配面X 向兩側(cè)分別向后約0.9 mm 和0.6 mm，如圖6 所示。即對右側(cè)縫位置（A）匹配影響整體偏大，＜0.2 mm；對于左側(cè)縫位置（B），安裝定位面與外匹配面無落差。

圖5 汽車加油門蓋板鈑金止口測量信息

圖6 汽車加油門蓋板鈑金外匹配面測量信息

加油門安裝鈑金止口及外匹配面絕對位置整體后移，對縫隙落差基本無明顯影響。

2.4 零件影響因素分析

加油門總成零件蓋板和基座采用散件裝配結(jié)構(gòu)，蓋板位置在總成零件生產(chǎn)時(shí)可根據(jù)匹配狀態(tài)進(jìn)行安裝位置調(diào)整。供應(yīng)商采用標(biāo)注模具安裝校驗(yàn)的方式，對蓋板安裝位置進(jìn)行控制和檢測，即將加油門總成零件安裝在標(biāo)準(zhǔn)鈑金檢具上，測量前后端零件與鈑金的間隙。零件檢驗(yàn)和控制標(biāo)準(zhǔn)為前后縫隙落差（0.2±0.3）mm。

零件檢驗(yàn)過程中，與實(shí)車裝配遇到同樣問題，即由于理論狀態(tài)下零件X 向前后均與鈑金有一定間隙，X向平動(dòng)自由度限位不足。因此為保證零件檢驗(yàn)過程中安裝位置的一致性，在檢具上采取了將零件向前推足貼緊鈑金的裝配定位基準(zhǔn)要求。這種裝配定位要求，也產(chǎn)生了與實(shí)車裝配相同的問題，即零件自檢安裝狀態(tài)與理論設(shè)計(jì)狀態(tài)不一致。但在制定檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，并未考慮將公差基準(zhǔn)中值同步進(jìn)行平移。檢具上的預(yù)期公差標(biāo)準(zhǔn)為（0.2±0.3）mm，將公差基準(zhǔn)中值平移后，等效于理論設(shè)計(jì)狀態(tài)下（-0.1±0.3）mm，即[-0.4，+0.2]mm。對比零件在檢具上的預(yù)期公差范圍[-0.1，0.5]mm，下偏差范圍實(shí)際已經(jīng)超出預(yù)期范圍，上偏差范圍內(nèi)數(shù)據(jù)實(shí)際仍處于預(yù)期的下偏差范圍，分析示意圖，如圖7 所示。

圖7 汽車加油門總成零件檢具狀態(tài)公差中值平移分析示意圖

結(jié)合實(shí)際缺陷狀態(tài)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際缺陷狀態(tài)均為前部縫隙偏大，與零件檢具狀態(tài)偏差平移方向吻合。

2.5 影響因素確認(rèn)

綜合上述分析，導(dǎo)致該缺陷的主要原因?yàn)椋毫慵向平動(dòng)自由度限位不足，包括設(shè)計(jì)狀態(tài)及零件裝配過程，如表2 所示。

表2 加油門蓋板與側(cè)件鈑金外觀縫隙匹配缺陷要因確認(rèn)

3 優(yōu)化措施及效果

針對零件X 向平動(dòng)自由度限制不足這一要因，優(yōu)化措施有2 個(gè)方向：1）增加X 向平動(dòng)自由度限制，即X向采用過盈或過渡配合；2）根據(jù)安裝標(biāo)準(zhǔn)改善X 向平動(dòng)限位?？紤]實(shí)際裝配生產(chǎn)的可操作性及更改難度與可實(shí)現(xiàn)性，進(jìn)入批量生產(chǎn)后，宜采用第2 種方法進(jìn)行優(yōu)化。針對不同工藝環(huán)節(jié)，零件的模具、檢具、夾具與零件設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)應(yīng)一致，這樣可最大限度地降低因彼此基準(zhǔn)不同所導(dǎo)致的偏差[4]。

主要措施包括：1）將設(shè)計(jì)狀態(tài)零件安裝位置平移至前部，與鈑金貼合，并重新計(jì)算兩側(cè)縫隙，將安裝輔助卡腳改為X 向平動(dòng)自由度限位點(diǎn)；2）根據(jù)平移后狀態(tài)，重新計(jì)算并設(shè)定前后縫隙落差中值與公差范圍，作為零件生產(chǎn)過程的檢測標(biāo)準(zhǔn)；3）零件檢具檢驗(yàn)裝配、實(shí)車裝配采用統(tǒng)一的安裝要求，即零件向前平移至零件X 向卡腳與鈑金貼合，滿足各階段過程基準(zhǔn)統(tǒng)一原則[5]。零件安裝優(yōu)化后，經(jīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)控制、批量跟蹤驗(yàn)證，縫隙落差中值整體向理論值平移靠攏，整體缺陷狀態(tài)得到明顯改善。

4 結(jié)論

加油門蓋板外觀匹配除滿足整車外觀縫道匹配設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)滿足主觀質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。主觀評價(jià)法是目前外觀匹配評價(jià)中的一種重要方法，針對此類零件定位和公差設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮主觀目視效果，設(shè)置合理的公差范圍及相匹配的定位基準(zhǔn)和定位方法。文章通過對生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際案例的分析，為后續(xù)類似問題的分析提供了一定的思路借鑒。