整車制造過程影響車輛跑偏的主要因素及控制

摘要：汽車操縱穩(wěn)定性是汽車系統(tǒng)研究中最重要的性能之一，跑偏會(huì)給行駛帶來很大的影響。車輛生產(chǎn)制造和裝配調(diào)整過程中，不可避免的會(huì)存在一定誤差，因此找出跑偏影響的因素和對(duì)過程的控制具有很大的意義。本文介紹了四輪定位的參數(shù)，研究了影響車輛跑偏的因素，并從四輪定位、零件尺寸和安裝調(diào)整等方面，探討整車生產(chǎn)過程中的產(chǎn)生跑偏的原因，并提出優(yōu)化措施，使批量制造車輛的穩(wěn)定性滿足要求。

關(guān)鍵詞：跑偏;四輪定位;優(yōu)化

中圖分類號(hào)：U466 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

0引言

汽車行駛跑偏是指汽車在正常直線行駛時(shí)，駕駛員將方向盤自由地置于中間位置，而汽車行駛方向總是有規(guī)則地向右或向左偏離汽車縱軸線方向的現(xiàn)象。車輛的跑偏存在諸多隱患，不僅增加駕駛員的操作難度，造成駕駛員疲勞，還會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，加快零部件和輪胎的磨損，長(zhǎng)期跑偏會(huì)影響轉(zhuǎn)向和制動(dòng)時(shí)的安全性。

引起汽車行駛跑偏的原因有很多，包括四輪定位參數(shù)設(shè)置、車身尺寸的偏差、行走系或轉(zhuǎn)向系零部件的尺寸偏差和變形以及裝配過程的波動(dòng)等。因此需要在車輛的制造過程中加以控制。

1定位參數(shù)對(duì)跑偏的影響

在汽車的制造過程中，對(duì)于車輛操縱穩(wěn)定性的控制主要是通過相關(guān)定位參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。四輪定位參數(shù)準(zhǔn)確與否，能夠直接影響到車輛的行駛穩(wěn)定性。

前輪外傾角和前束值不匹配會(huì)導(dǎo)致到前輪側(cè)滑和異常磨耗。后傾角、前束值偏差則會(huì)影響到前輪的擺振。左右外傾角影響著車輪向兩側(cè)滾動(dòng)的效應(yīng)。而當(dāng)左右主銷后傾角和內(nèi)傾角不等時(shí)，行駛過程兩側(cè)車輪產(chǎn)生的回正力矩和受到的側(cè)向力就不等。

在四輪參數(shù)滿足設(shè)計(jì)值的情況下，兩輪的前輪前束角之差超過10′、車輪外傾角之差超過30′、主銷內(nèi)傾之差超過30′以及主銷后傾主銷內(nèi)傾之差超過1°，都會(huì)引起車輛跑偏。

2制造過程影響車輛跑偏的因素

對(duì)于承載式車身車輛，底盤各個(gè)零部件裝配在下車體總成上。而對(duì)車輛行駛穩(wěn)定性影響最直接的就是懸架系統(tǒng)，它與下車體連接的安裝位置主要就是副車架的安裝點(diǎn)和減振器的安裝點(diǎn)。

在車輛制造過程中，車身定位孔的偏差、行駛系統(tǒng)零件關(guān)鍵定位尺寸的偏差、底盤與車身的合裝、測(cè)試調(diào)整的設(shè)備以及測(cè)量的方法，都會(huì)對(duì)車輛行駛的穩(wěn)定性有著很大的影響14J。

2.1車身相關(guān)安裝和定位孔的尺寸

2.1.1副車架與車身連接的螺紋孔

前懸架與車身定位孔、安裝孔配合尺寸的超差會(huì)導(dǎo)致前懸架總體的偏移，從而導(dǎo)致匹配尺寸超差。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，當(dāng)車身孔位偏差1.0 mm時(shí)，裝車后對(duì)前束、外傾角的影響將達(dá)到10'左右。裝配孔位的X向和Y向尺寸將影響到前束和外傾角，而車身底板上副車架安裝位置的Z向尺寸落差也會(huì)對(duì)四輪定位會(huì)產(chǎn)生影響。

有分析表明，對(duì)前束角敏感性最大的就是下擺臂前鉸點(diǎn)和下擺臂后鉸點(diǎn)的Y向偏差。對(duì)前輪外傾角敏感性最大的是懸架頂部球鉸中心和下擺臂前鉸點(diǎn)的Y向偏差。

2.1.2前后減振器安裝孔

減振器與車身連接的安裝孔位置直接決定了主銷后傾角。當(dāng)減振器焊接定位工裝磨損時(shí)，夾具的夾緊過程中零件晃動(dòng)，就可能導(dǎo)致相關(guān)定位尺寸超差，從而導(dǎo)致四輪定位角度產(chǎn)生變化。

2.3工裝設(shè)備的影響

2.3.1底盤托架小車

裝配車間底盤托架小車主要用作底盤零件的定位和預(yù)裝，在底盤與車身合裝時(shí)，保證位置的準(zhǔn)確。由于小車的使用壽命有限，相關(guān)的安裝定位銷容易產(chǎn)生磨損和松動(dòng)，從而影響了定位的精度。

如副車架與車身的定位孔尺寸為15.0mm，而底盤小車的定位銷尺寸為12.5mm，副車架與車身裝配時(shí)按極限情況，兩零件同時(shí)偏2.5mm，定位孔的尺寸偏差就達(dá)5.0mm。這將會(huì)導(dǎo)致1/3的孔被遮蓋，極大影響到副車架和車身定位孔定位的精度，從而使得整體匹配尺寸超差太大（圖1）。

2.3.2方向盤對(duì)中設(shè)備

為了保證方向盤與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的對(duì)中一致，在安裝方向盤前要找到轉(zhuǎn)向管柱上的裝配定位點(diǎn)。對(duì)中的過程是使用方向盤對(duì)中設(shè)備將轉(zhuǎn)向柱旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)向器限位塊，并加載一定扭矩值;然后轉(zhuǎn)動(dòng)到另一限位塊，并加載同樣的扭矩值。設(shè)備根據(jù)整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度計(jì)算，然后在轉(zhuǎn)向柱上設(shè)定準(zhǔn)星（圖2）。如果扭矩值設(shè)置不合理，波動(dòng)較大，轉(zhuǎn)向柱無法到達(dá)終止擋，將導(dǎo)致準(zhǔn)星設(shè)置不正確。

2.3.3四輪定位及調(diào)整

四輪定位設(shè)備的測(cè)量精度和一致性保證是整車定位參數(shù)檢測(cè)的基礎(chǔ)。但在產(chǎn)量高，設(shè)備使用頻率高的情況下，設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)和校驗(yàn)器具的磨損以及參數(shù)的維護(hù)都會(huì)對(duì)車輛調(diào)整參數(shù)的準(zhǔn)確性帶來一定的影響。

3制造過程對(duì)于影響因素的控制

針對(duì)上述對(duì)制造過程中對(duì)跑偏產(chǎn)生誤差因素的分析，需采取相應(yīng)的措施加以控制，使得批量制造過程中的相關(guān)參數(shù)和角度滿足參數(shù)要求。

3.1車身尺寸控制

影響車身定位和安裝孔尺寸偏差的因素很多，包括沖壓件單件尺寸偏差、裝配后尺寸偏差、焊接變形和工裝夾具和過程偶發(fā)因素等。所以車身生產(chǎn)過程中對(duì)跑偏的控制，首先要保證與相關(guān)單件的尺寸，對(duì)涉及到前后橋、減振器和轉(zhuǎn)向機(jī)等連接的關(guān)鍵零件，進(jìn)行批量控制，保證功能尺寸的X向、Y向均在公差范圍，避免單個(gè)零件的超差或積累的誤差對(duì)四輪定位的角度產(chǎn)生影響。

同時(shí)，也需要對(duì)焊接后的分總成、總成進(jìn)行日常監(jiān)控測(cè)量，保證Inline的覆蓋和提高三坐標(biāo)的測(cè)量頻次，才能做好尺寸的預(yù)警和快速診斷關(guān)鍵點(diǎn)的位置變化監(jiān)控。在尺寸出現(xiàn)偏差后，能及時(shí)對(duì)相關(guān)焊接夾具進(jìn)行維護(hù)和優(yōu)化調(diào)整。

3.2裝配過程控制

針對(duì)底盤托架小車的磨損及定位銷松動(dòng)可能帶來的裝配誤差，需定期進(jìn)行點(diǎn)檢和保養(yǎng)。還要對(duì)檢具樣架和底盤小車進(jìn)行標(biāo)定，保證底盤與車身合攏時(shí)的精度，減少定位誤差，從而保證裝配的尺寸。另外，針對(duì)方向盤安裝可能出現(xiàn)的偏差，可以通過后續(xù)前束調(diào)整來糾正，但也是造成跑偏的潛在隱患。所以車間裝配過程需要確保方向盤調(diào)整端正，出廠前加強(qiáng)方向盤端正檢查。

3.3四輪定位設(shè)備

目前，整車廠商大多采用非接觸式3D激光四輪定位臺(tái)，它的測(cè)量速度更快，數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn)。針對(duì)設(shè)備日常使用帶來的機(jī)械磨損和其他因素的干擾，需要對(duì)檢測(cè)平臺(tái)做如下定期檢查：運(yùn)動(dòng)部件有無磨損;實(shí)際情況與設(shè)定的軸距是否一致;激光板固定螺栓是否松動(dòng);激光頭相機(jī)鏡片是否干凈;定位參數(shù)零點(diǎn)是否偏移。

涉及到調(diào)整、維修、更換配件等操作時(shí)，必須對(duì)更改變化點(diǎn)做好跟蹤記錄和備份。通過SPC分析變化點(diǎn)前后的數(shù)據(jù)樣本，對(duì)比過程能力和不合格比例，來對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，保證設(shè)備的準(zhǔn)確性和一致性。

4結(jié)束語

本文針對(duì)主機(jī)廠車輛制造過程中影響定位參數(shù)的因素進(jìn)行了探討研究，有針對(duì)性地提出了控制的方案和工藝，為整車廠商對(duì)于批量車輛的跑偏控制和分析提供了一定的方向。