某SUV背門(mén)框漏水分析及改進(jìn)

李海波 陳全新 王強(qiáng) 秦雨軍 余勇

摘 ?要：本文主要從解析下線車(chē)輛的SUV后背門(mén)漏水問(wèn)題著手，通過(guò)對(duì)后背門(mén)密封原理的分析，建立了FTA故障樹(shù)，對(duì)可能產(chǎn)生的原因進(jìn)行了全面和系統(tǒng)的分析，找到產(chǎn)生漏水的原因，制訂了排水和堵水的實(shí)施方案，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，有效的解決了該問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：背門(mén);密封條;FTA故障樹(shù);失效模式

中圖分類(lèi)號(hào)：U463 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1005-2550（2020）05-0030-07

Abstract： This paper starts with the analysis of the water leakage problem of the SUV back door of the offline vehicle. Through the analysis of the sealing principle of the back door， the FTA fault tree is established， the possible causes are comprehensively and systematically analyzed， the causes of the water leakage are found， and the implementation scheme of drainage and water plugging is formulated. After verification， the problem is effectively solved.

Key Words： Back Door; Sealing Strip; Fta Fault Tree; Failure Mode

1 ? ?引言

SUV后背門(mén)密封性是整車(chē)關(guān)鍵性能之一，能夠直接影響到駕乘人員的主觀感受，其主要作用有防水、防塵、隔音降噪等，為駕乘人員提供舒適的駕乘環(huán)境。

2 ? ?故障現(xiàn)象

在某SUV車(chē)型量產(chǎn)前階段，下線淋雨時(shí)發(fā)現(xiàn)批量背門(mén)密封條內(nèi)部?jī)蓚€(gè)圓角及中間部位出現(xiàn)水漬，如下圖1所示，跟蹤相關(guān)漏水車(chē)輛，現(xiàn)場(chǎng)鉆進(jìn)行李箱跟蹤淋雨試驗(yàn)，查找水流路徑，發(fā)現(xiàn)水是從密封條止口外部進(jìn)入到止口內(nèi)，即通常所說(shuō)的翻水問(wèn)題，由于密封界面復(fù)雜，涉及設(shè)計(jì)定義，制造以及供應(yīng)商產(chǎn)品等多方面原因，本文著重解析問(wèn)題原因并解決此問(wèn)題。

3 ? ?背門(mén)漏水原因解析

3.1 ? 背門(mén)防水原理

行李箱防水的主密封是背門(mén)密封條，其防水原理[1]是：一是背門(mén)里板的密封面壓縮密封條泡管，形成防水密封;二是密封條U型槽底部、內(nèi)部密封齒、防水唇邊與板金干涉貼合，U型槽底部密封膠與止口配合形成密封，密封條防水結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2所示：

3.2 ? 背門(mén)漏水失效模式

背門(mén)框處漏水一般分為如下為A、B兩種，見(jiàn)圖3所示：

A：水從密封條泡管與背門(mén)里板之間進(jìn)入行李箱內(nèi)

失效模式主要有：①止口間隙偏大超差，導(dǎo)致背門(mén)里板與密封條泡管壓縮不充分，導(dǎo)致密封性能下降漏水;②泡管尺寸不符合設(shè)計(jì)要求、部品不合格導(dǎo)致泡管壓縮扭曲變形等原因，導(dǎo)致密封性能下降。

B：水從密封齒與止口板件間隙進(jìn)入行李箱內(nèi)

失效模式主要有：止口板件尺寸超差、板件焊接錯(cuò)邊、止口內(nèi)外層鈑金不貼合而張開(kāi)不貼合、止口厚度過(guò)渡平順性差及板件焊點(diǎn)毛刺等，都會(huì)導(dǎo)致密封條無(wú)法裝配到位、密封齒變形及拔出力降低等密封性能下降，最終會(huì)導(dǎo)致防水唇邊與板件懸空，導(dǎo)致外部積水進(jìn)入行李箱內(nèi)。

3.3 ? 背門(mén)漏水路徑

通過(guò)跟蹤實(shí)車(chē)淋雨試驗(yàn)后的漏水車(chē)輛的實(shí)車(chē)分析，可能漏水路徑（見(jiàn)圖4所示）如下：

（1）車(chē)輛一般在背門(mén)下部產(chǎn)生翻水，可知水流經(jīng)流水槽向下流動(dòng)后，在下部拐角位置滯留產(chǎn)生水壓。

（2）密封條裝配不到位，密封條底部防水唇邊與板件存在間隙，頂部密封膠不起作用，水在外側(cè)密封齒上堆積。

（3）在外側(cè)密封齒上水堆積到一定程度后通過(guò)密封條頂部與止口間隙，翻到密封條內(nèi)側(cè)密封齒上。

（4）當(dāng)遇到止口板件料厚過(guò)渡時(shí)，內(nèi)側(cè)密封齒與板件存在間隙，無(wú)法保持密封連續(xù)性，水流流出到車(chē)身內(nèi)部。

3.4 ? 背門(mén)漏水FTA故障樹(shù)建立

基于上述背門(mén)的防水原理、漏水失效模式和背門(mén)可能的漏水路徑建立FTA故障樹(shù)，見(jiàn)圖5所示：

3.5 ? 部品核查

下面從密封條部品進(jìn)行符合性詳細(xì)核查。

（1）實(shí)物斷面掃描檢查

掃描斷面與十倍密封條斷面放大圖進(jìn)行對(duì)比分析，密封條斷面尺寸符合定義，見(jiàn)圖6所示：

（2）鋼帶符合性檢查

密封條在拐角處容易發(fā)生彎折，而彎折性能與密封條鋼帶選擇直接相關(guān)，要求拉伸收縮性較高，密封條主要選擇滾剪剪切鋼帶，通過(guò)實(shí)物可以看出，見(jiàn)圖7所示，此鋼帶拉伸性能和收縮性都比較好，符合定義要求。

（3）涂膠量核查

針對(duì)密封條涂膠量不足，理論定義斷面涂膠量2.5±0.5mm，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)切割密封條核查，涂膠高度2.8mm，能夠填充門(mén)洞止口和密封條內(nèi)部間隙，滿足密封要求。

（4）密封條長(zhǎng)度核查

密封條長(zhǎng)度按照止口長(zhǎng)度來(lái)確定，要求3980+5/-10mm，通過(guò)抽樣測(cè)量20輛份，接頭部位沒(méi)有間隙，長(zhǎng)度符合要求。

（5）密封條性插拔力

密封條插拔力需滿足要求[2]，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，定義插入力F<100N/100mm（t=3mm）;拔出力F>70N/100mm（t=0.8mm），實(shí)測(cè)密封條插入力62N和拔出力110N，滿足要求。

（6）密封條壓縮后的密封寬度

密封條泡管與背門(mén)可能存在壓縮不充分情況，導(dǎo)致水從密封面進(jìn)入（失效模式A），密封面需滿足如下設(shè)計(jì)定義，經(jīng)過(guò)CAE分析理論壓縮和過(guò)壓縮后接觸長(zhǎng)度大于8mm。

a. 理論壓縮后，密封條泡管與密封面接觸長(zhǎng)度最小8mm，見(jiàn)圖8：

實(shí)車(chē)涂藍(lán)試驗(yàn)檢查（見(jiàn)圖9），最小寬度8.3mm和最大寬度8.8mm，并且涂藍(lán)連續(xù)性均符合要求。

3.6 ? 背門(mén)框止口檢查

3.6.1 止口設(shè)計(jì)定義核查

（1）止口高度檢查

根據(jù)密封條斷面，確定止口高度為16±1mm，由于止口是幾層鈑金焊接而成，需注意內(nèi)層鈑金高度與止口有1mm高度差，以避免公差累積導(dǎo)致密封條被頂起。檢查斷面數(shù)據(jù)可知，符合要求。

（2）止口間隙檢查

根據(jù)要求，止口間隙定義值為12±2mm，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，見(jiàn)圖10所示，符合要求。

（3）止口厚度過(guò)渡平順性檢查

根據(jù)密封條斷面需求，止口最大厚度4mm;注意止口不要有急劇變化，止口厚度變化量最大 2mm;檢查相關(guān)車(chē)型以及競(jìng)品車(chē)發(fā)現(xiàn)，見(jiàn)圖11和表1數(shù)據(jù)，符合要求。

（4）止口曲率檢查

若止口曲率無(wú)法滿足要求，見(jiàn)圖12，密封條在拐角可能存在起皺及無(wú)法按壓到底部的現(xiàn)象，造成漏水，所以需重點(diǎn)核查。

檢查結(jié)果見(jiàn)表2，符合定義。

3.6.2 門(mén)框止口實(shí)際焊接質(zhì)量檢查

（1）止口高度

實(shí)際檢查白車(chē)身發(fā)現(xiàn)，密封條止口與理論定義不符合，局部偏長(zhǎng)或偏短，見(jiàn)圖13：

（2）止口厚度

止口板件里外板不貼合，止口厚度實(shí)測(cè)5mm>定義3mm，會(huì)導(dǎo)致漏水，見(jiàn)圖14所示：

（3）止口密封涂膠質(zhì)量檢查

止口板件處焊接不平整，涂膠未鏟干凈，實(shí)際厚度4～5mm，導(dǎo)致止口變厚，會(huì)導(dǎo)致漏水，見(jiàn)圖15所示：

3.7 ? 裝配工藝核查

由于總裝工藝卡沒(méi)有定義，裝配隨機(jī)性大，每輛車(chē)狀態(tài)不一致，也會(huì)造成部分車(chē)輛漏水?，F(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)：工人先裝配上部，再?gòu)膬蓚?cè)向下裝配，直到整圈完成，然后用木錘敲擊密封條，壓實(shí)到底部，再拉開(kāi)裝配繩，裝配完成。

從這個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，背門(mén)下部拐角處有時(shí)會(huì)裝配不到位，見(jiàn)圖16拐角裝配不良容易出現(xiàn)漏水，所以必須改善這種裝配手法。

3.8 ? 背門(mén)漏水原因總結(jié)

通過(guò)故障FTA分析，造成背門(mén)漏水原因主要有兩個(gè)方面：

（1）背門(mén)止口焊接質(zhì)量不合格，止口高度、厚度不平整使止口與密封條頂部間隙增大，密封膠失效，密封連續(xù)性破壞，導(dǎo)致漏水。

（2）背門(mén)密封條裝配不良，一致性差。

4 ? ?解決方案及驗(yàn)證

4.1 ? 解決問(wèn)題方案

為了解決密封條漏水，采取了堵水+導(dǎo)水的原理來(lái)進(jìn)行防水。

堵水：對(duì)流水源頭路徑封堵不讓水進(jìn)入車(chē)內(nèi);

排水：減少水量進(jìn)入車(chē)內(nèi)，對(duì)流水路徑引導(dǎo)排出車(chē)外。

4.2 ? 具體實(shí)施方案

針對(duì)此車(chē)型漏水模式，提出如下改善對(duì)策和實(shí)施方案：

對(duì)策1（調(diào)整裝配工藝手法）：與總裝工藝進(jìn)行溝通，制定相關(guān)的裝配工藝卡，統(tǒng)一指導(dǎo)作業(yè)：優(yōu)先保證密封條左右下部拐角漏水點(diǎn)裝配到位[3]，由左到右裝配改為由下到上裝配，見(jiàn)圖17：

對(duì)策2（背門(mén)止口部品及焊接質(zhì)量改善）：改善焊裝、涂裝調(diào)整止口高度、厚度、涂膠質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證止口平順。

通過(guò)以上兩個(gè)對(duì)策，背門(mén)密封條漏水故障率由20%～30%降低到1.5%～2.3%，有效改善了密封條漏水概率。

由于密封條手工裝配，以及密封條伸縮性影響，無(wú)法保證所有車(chē)輛裝配狀態(tài)完全一致，漏水故障率持續(xù)在1.5%～2.3%，為了進(jìn)一步降低漏水故障率，提出以下3個(gè)改善方案：

措施1（堵水方案）：增加密封膠涂[4]膠量，涂膠高度由2.8mm增加到3mm，見(jiàn)圖18，阻止水流翻過(guò)背門(mén)止口。

方案驗(yàn)證：跟蹤驗(yàn)證1000臺(tái)改善樣件，據(jù)統(tǒng)計(jì)，故障率降低到1.4%，改善效果并不理想。

措施2（排水方案）：把滲入到密封條外側(cè)密封齒中的水流引導(dǎo)排出

措施：在密封條下部增加四個(gè)排水缺口，相對(duì)應(yīng)的，在鈑金側(cè)增加4個(gè)排水豁口，見(jiàn)圖19：

排水原理：水流在拐角上方位置進(jìn)入密封條內(nèi)部密封齒，到最下方時(shí)從密封條排水口排出，水不進(jìn)入車(chē)身內(nèi)部，增加排水量和順暢性，見(jiàn)圖20：

對(duì)300臺(tái)漏水故障車(chē)密封條手工增加排水口，驗(yàn)證全部合格。

措施3（后圍內(nèi)排水改外排水結(jié)構(gòu)）：由于密封條漏水存在偶發(fā)現(xiàn)象，或者生產(chǎn)線班組新人裝配時(shí)無(wú)法完全裝配到位，并且從車(chē)身或開(kāi)孔處流入鈑金腔體也偶有發(fā)生，無(wú)法根本上解決此問(wèn)題。如果仍然有水進(jìn)去鈑金腔體，我們?cè)谥芷诤统杀驹试S的情況下，采用了一種可以水即使進(jìn)入也能排出的結(jié)構(gòu)（外排水后圍結(jié)構(gòu)[5]，見(jiàn)圖21所示）：

最終通過(guò)以上對(duì)策（對(duì)策1和2）和解決方案（措施1+措施2+措施），從根本上解決了背門(mén)密封條漏水問(wèn)題。

5 ? ?結(jié)論

保證背門(mén)的密封性一直都是各個(gè)主機(jī)廠重要的管控目標(biāo)，背門(mén)漏水的問(wèn)題分析和解決周期都比較長(zhǎng)，主要原因是涉及的零件多，導(dǎo)致引起問(wèn)題的因素很多，在引入FTA故障樹(shù)這個(gè)工具以后，基于設(shè)計(jì)原理和制造品質(zhì)量的主要因素而建立的FTA故障樹(shù)，能夠保證問(wèn)題分析的全面性系統(tǒng)性，從而也保證了對(duì)策的有效性。也為今后密封及其它難以解決的試驗(yàn)問(wèn)題提供了一種新的解決思路。

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