汽車加油口蓋間隙面差問題分析與解決方案

張錦良 李陽修 劉美娜 蘇明 陳紹翰

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院）

隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，一方面由于環(huán)境和資源的限制，輕量化成為汽車發(fā)展的趨勢之一；另一方面由于消費(fèi)者對于造型個(gè)性化的追求，造型風(fēng)格多樣化成為汽車發(fā)展的另一個(gè)趨勢。加油口蓋是位于車身側(cè)圍，直接裸露于汽車外觀的部件之一。目前，汽車加油口蓋朝著低成本化、輕量化、美觀化的方向發(fā)展，因此車身加油口蓋的外觀面品及成型質(zhì)量、精度的要求也相應(yīng)提高。在滿足客戶對于造型風(fēng)格多元化、個(gè)性化需求的前提下，既要保證加油口蓋的成型質(zhì)量，又要控制制造成本，針對點(diǎn)焊加油口蓋的間隙面差等問題，通過最優(yōu)的工藝解決方案，找到質(zhì)量與成本的最佳平衡點(diǎn)[1]。

1 加油口蓋間隙面差問題分析

目前國內(nèi)大部分主機(jī)廠采用的是點(diǎn)焊加油口蓋，根據(jù)某車企市場客戶的投訴反饋，加油口蓋存在漆面刮傷、容易刮手、焊接困難、間隙面差難控制、外觀不平整、焊接后變形大、零件生銹、焊點(diǎn)外露等問題[2]，各問題占比，如圖1 所示。為改善整車外觀感知質(zhì)量及商品性，加油口蓋問題亟需工藝方案對應(yīng)解決。其中加油口蓋與側(cè)圍的間隙面差不良是主要問題，根據(jù)驗(yàn)證分析及經(jīng)驗(yàn)判斷，焊接變形大和運(yùn)動(dòng)間隙是影響加油口蓋與側(cè)圍間隙面差的主要因素。

圖1 加油口蓋問題投訴統(tǒng)計(jì)圖

為了論證焊接變形和運(yùn)動(dòng)間隙是否是引起加油口蓋面差不良的主因，分別進(jìn)行了以下分析確認(rèn)。

1）針對焊接變形，進(jìn)行了2項(xiàng)焊接驗(yàn)證試驗(yàn)，如圖2 所示。

圖2 汽車加油口蓋的2種焊接驗(yàn)證

經(jīng)焊后油石打磨和檢具檢測，將2 種焊接方式進(jìn)行對比：點(diǎn)焊的焊點(diǎn)附近外板出現(xiàn)面品缺陷，焊點(diǎn)附近加油口蓋輪廓不光順；二保焊位置（原點(diǎn)焊位置）外板無面品缺陷，輪廓光順，無外露焊點(diǎn)。由此得出，加油口蓋外板焊接形式采用點(diǎn)焊導(dǎo)致了鈑金外觀面缺陷，是加油口蓋面差不良的主因。采取對策為對加油口蓋內(nèi)外板采用新的連接工藝，避免焊接變形。

2）運(yùn)動(dòng)間隙分析。對外板翻邊為焊接結(jié)構(gòu)的加油口蓋，間隙按（2.5±0.7）mm 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)包絡(luò)分析[1]，如圖3 所示，加油口蓋打開時(shí)間隙最小為0.75 mm，運(yùn)動(dòng)間隙過小，不滿足要求，干涉風(fēng)險(xiǎn)極高。對此采取對策為取消加油口蓋外板翻邊結(jié)構(gòu)，滿足運(yùn)動(dòng)間隙要求。

圖3 加油口蓋開閉運(yùn)動(dòng)模擬分析

根據(jù)以上驗(yàn)證、分析，得出綜合對策為：加油口蓋內(nèi)外板采用新的連接方式，取消翻邊結(jié)構(gòu)。

2 對策制定及論證

通過以上試驗(yàn)驗(yàn)證，選取4 種加油口蓋進(jìn)行對比、分析，結(jié)果如圖4 所示。多方面綜合對比、權(quán)衡后，擬定塑料加油口蓋和包邊加油口蓋作為初步解決對策。

圖4 各種加油口蓋特點(diǎn)對比圖

將塑料加油口蓋和包邊加油口蓋分別與點(diǎn)焊加油口蓋從性能和成本2 個(gè)維度進(jìn)行對比評估，如表1 和表2 所示。

表1 3 種加油口蓋性能評估表

表2 3種加油口蓋成本評估表 元

從表1 和表2 可以看出：塑料加油口蓋方案和包邊加油口蓋方案均可以有效解決焊接變形和運(yùn)動(dòng)間隙問題，但塑料加油口蓋的成本比點(diǎn)焊加油口蓋高33.1%，較難普及；包邊加油口蓋的成本比點(diǎn)焊加油口蓋高10%，在可接受范圍內(nèi)。

采用QCDMS 手法綜合對比，如表3 所示。由表3可以看出：塑料加油口蓋方案可以解決現(xiàn)有間隙面差問題，但成本較高，可作為備選方案，用于高端車型；包邊加油口蓋方案在質(zhì)量和成本上更具優(yōu)勢。

表3 3種加油口蓋QCDMS綜合比對表

3 對策驗(yàn)證實(shí)施及效果確認(rèn)

3.1 現(xiàn)狀分析與對策驗(yàn)證

現(xiàn)有包邊加油口蓋采用模壓包邊工藝，通過2 道工序完成包邊。因加油口蓋較小，模壓包邊與常規(guī)包邊工藝有較大差異，包邊加油口蓋與側(cè)圍外板間隙基本達(dá)到（2.5±0.7）mm，間隙大小不均勻，外觀面有扭曲變形[3]。針對該問題，對包邊工序變量進(jìn)行檢證，如圖5 和表4 所示。

圖5 加油口蓋包邊工序變量檢證圖

表4 加油口蓋包邊工序變量檢證結(jié)果

根據(jù)檢證結(jié)果分析，得出原因：包邊2 序外板無定位，內(nèi)外板位置竄動(dòng)，導(dǎo)致包邊后外板變形。基于該檢證結(jié)果，對包邊模具的定位方案進(jìn)行優(yōu)化：1）模具設(shè)計(jì)優(yōu)化（優(yōu)化方案涉及的改造成本低），外板在包邊1 序時(shí)增加定位機(jī)構(gòu)定位；2）包邊1 序加大包邊量，使內(nèi)外板相對位置固定，理論可行[1]。

3.2 對策效果確認(rèn)

分別根據(jù)外板精度、包邊精度、實(shí)車裝配、總裝實(shí)車4 個(gè)階段的檢測要點(diǎn)，對包邊模具優(yōu)化后的效果進(jìn)行確認(rèn)，如圖6 所示。圖6a 主要檢測翻邊凸起區(qū)域是否有輪廓不光順、外板變形的情況，以及對翻邊高度和翻邊面精度進(jìn)行確認(rèn)；圖6b 檢測要點(diǎn)為翻邊凸起區(qū)域包邊后輪廓光順確認(rèn)、包邊后外板面不允許有輪廓雙影線，以及間隙和面差確認(rèn)；圖6c 實(shí)車裝配檢測包括間隙是否均勻，以及面差和面品確認(rèn)；圖6d 總裝實(shí)車檢測包括間隙是否均勻，以及面差和面品確認(rèn)。

從加油口蓋外觀面品和間隙大小及均勻度等維度，進(jìn)行實(shí)車效果確認(rèn)，結(jié)果如圖7 和圖8 所示。從圖7和圖8 可以看出，包邊加油口蓋外觀面品好，間隙小且均勻。

圖7 汽車加油口蓋外觀面品的實(shí)車效果確認(rèn)

圖8 汽車加油口蓋間隙的實(shí)車效果確認(rèn)

根據(jù)以上方法，對實(shí)物效果進(jìn)行了檢驗(yàn)，驗(yàn)證結(jié)果如表5 所示。

表5 包邊加油口蓋驗(yàn)證結(jié)果

4 結(jié)論

綜上所述，加油口蓋包邊連接工藝為目前金屬加油口蓋存在的外觀及工藝問題提供了較好的解決方案，也是較優(yōu)的工藝應(yīng)對方案。通過對3 種連接工藝的加油口蓋從成本、精度、質(zhì)量控制、外觀面品等多方面進(jìn)行分析比對，包邊加油口蓋相比于點(diǎn)焊加油口蓋，間隙面差不良問題得到有效解決，車型商品性得到提高；相比于塑料加油口蓋，包邊加油口蓋在成本上有較大優(yōu)勢。后續(xù)可根據(jù)供應(yīng)商的制造水平、生產(chǎn)線布局和具體車型的市場定位情況選擇不同連接工藝的加油口蓋，以滿足顧客的多元化需求。