零件變形對(duì)尺寸匹配的影響探究

劉海波

摘 要：本文以整車(chē)制造工藝流程為依托，研究梳理制造過(guò)程存在的由于零件變形導(dǎo)致的尺寸匹配問(wèn)題， 同時(shí)從功能需求、變形成因、措施總結(jié)等維度系統(tǒng)探究尺寸變形問(wèn)題的工作思路。

關(guān)鍵詞：變形；尺寸配合；案例庫(kù)

1 引言

隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展以及汽車(chē)在民眾中的普及程度越來(lái)越高，汽車(chē)的尺寸匹配及感官質(zhì)量越來(lái)越被消費(fèi)者關(guān)注[1]。在目前的整車(chē)制造過(guò)程中，基于整車(chē)功能性（密封、行人保護(hù)、輕量化）要求，越來(lái)越多出現(xiàn)零件變形的情況，并對(duì)尺寸匹配產(chǎn)生一定影響。此類(lèi)變形問(wèn)題在尺寸前期辨識(shí)手段缺乏，且導(dǎo)致變形因素較多，相較于傳統(tǒng)的尺寸問(wèn)題，難度更高且解決周期更長(zhǎng)。本文依托整車(chē)制造工藝過(guò)程，系統(tǒng)闡述尺寸變形問(wèn)題案例庫(kù)搭建思路，同時(shí)建立變形問(wèn)題模塊化分析思路，指導(dǎo)前期同步工程及后期問(wèn)題的解決。

2 研究思路

尺寸變形問(wèn)題存在于整車(chē)制造各個(gè)環(huán)節(jié)，不易發(fā)現(xiàn)。根據(jù)整車(chē)制造過(guò)程，從零件、分總成、白車(chē)身、內(nèi)外飾總裝到整車(chē)下線，梳理匯總各工藝環(huán)節(jié)尺寸變形問(wèn)題案例。針對(duì)各個(gè)案例，以變形對(duì)尺寸匹配的影響、變形零件的功能需求、變形問(wèn)題的解決措施等維度，研究分析變形案例，形成措施的總結(jié)、前期設(shè)計(jì)BP的完善，從而形成完整的尺寸變形案例庫(kù)，指導(dǎo)尺寸前期工作及問(wèn)題解決。

3 研究框架

3.1 變形庫(kù)搭建

實(shí)際整車(chē)制造過(guò)程中，變形問(wèn)題存在于零件制造、整車(chē)焊接、內(nèi)外飾零件安裝、雨淋路試等各個(gè)環(huán)節(jié)。我們可以依托整車(chē)制造工藝過(guò)程，根據(jù)制造過(guò)程這條線，逐個(gè)工藝梳理，從無(wú)到有，梳理變形案例，搭建尺寸變形案例框架。對(duì)于各個(gè)主機(jī)廠尺寸工作而言，問(wèn)題相關(guān)性較大的主要是車(chē)身、總裝這兩大工藝，圖1示以某主機(jī)廠某款車(chē)型為例，從零件parts 到白車(chē)身（A metric），白車(chē)身加四門(mén)兩蓋（B metric）形成C metric。C metric油漆后，進(jìn)入總裝，完成內(nèi)外飾及其他部分安裝后下線，得到整車(chē)（FVS metric），從而形成案例庫(kù)。

3.2 變形案例分析

針對(duì)各個(gè)案例，從尺寸匹配影響、功能需求、變形成因等維度分析，在保證功能需求的前提下，得到解決措施以及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，從而指導(dǎo)問(wèn)題的分析以及前期設(shè)計(jì)過(guò)程。尺寸匹配影響一方面是直觀的DTS設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，另一方面則是精品車(chē)需求，究其根本，則為客戶需求。功能需求則是零件設(shè)計(jì)的根本，從整車(chē)質(zhì)量要求出發(fā)，密封、NVH性能、行人保護(hù)等功能優(yōu)先級(jí)高于尺寸匹配，零件變形導(dǎo)致匹配問(wèn)題解決的過(guò)程，對(duì)功能的影響要降至最低，解決的方案如果影響了功能，那么該方案則是不能采用的。變形因素從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析可能有連接方式、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、設(shè)計(jì)干涉擠壓等來(lái)源；從工藝過(guò)程分析則有運(yùn)輸、烘烤、焊接、工裝等各個(gè)方面的影響。圖2總結(jié)了尺寸變形案例的分析框架，做參考。

4 案例介紹

在近期某車(chē)型生產(chǎn)啟動(dòng)階段，發(fā)現(xiàn)側(cè)面GRC零件安裝于TAC（一種標(biāo)準(zhǔn)白車(chē)身檢具）后，GRC零件側(cè)面匹配點(diǎn)偏外0.75-1mm，而實(shí)際GRC斷面檢查尺寸OK，并不偏外。經(jīng)過(guò)分析，GRC零件設(shè)計(jì)內(nèi)部有唇邊，唇邊為保證車(chē)門(mén)的密封性功能要求，需要與鈑金有一定干涉擠壓，而正是由于該擠壓力過(guò)大，導(dǎo)致GRC零件安裝后偏外。該問(wèn)題是一個(gè)較典型的零件變形影響尺寸匹配案例，GRC零件有整車(chē)密封及NVH保證的功能需求，而同時(shí)與后三角板零件或者側(cè)圍又有面差匹配要求。在此，我們可以借助FEA有限元分析[2]進(jìn)行模擬，如圖3示，原始設(shè)計(jì)，GRC安裝擠壓后產(chǎn)生的擠壓力換算后達(dá)到1.4N/mm.從材料、干涉量、厚度三個(gè)維度考慮，減小干涉必定影響功能性，不能采用；厚度減薄，既可以繼續(xù)保證密封要求，也可以減弱擠壓力。如圖4示，唇邊減薄后，安裝擠壓力明顯變小，換算后0.16N/mm，最終也通過(guò)該方案，在保證功能的前提下，解決了零件安裝后偏外的問(wèn)題。同時(shí)，經(jīng)過(guò)該案例，我們也進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)BP，對(duì)于GRC零件，在原有的材料庫(kù)保證硬度范圍，干涉BP保證干涉量的基礎(chǔ)上，增加厚度BP，保證干涉力過(guò)大問(wèn)題不在出現(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了零件變形影響尺寸匹配的案例庫(kù)梳理思路，從工藝流程方面系統(tǒng)闡述了案例庫(kù)的搭建方法，同時(shí)針對(duì)每個(gè)案例，詳述了分析思路及研究維度并舉例說(shuō)明。整車(chē)制造發(fā)展日新月異，各個(gè)環(huán)節(jié)都在創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)際也越來(lái)越多出現(xiàn)變形尺寸問(wèn)題，尺寸工程工作也需進(jìn)一步延伸，關(guān)注強(qiáng)度、材料、硬度、扭矩等潛在尺寸變形影響因素。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊宇光.汽車(chē)外觀設(shè)計(jì)質(zhì)量新型控制方法 [J].汽車(chē)廣角，2006，（10）：44-45.

[2]周傳月.SAMCEF有限元分析與應(yīng)用實(shí)例.機(jī)械工業(yè)出版社，2009.