某車型翻轉(zhuǎn)儲(chǔ)物盒總成操作感知提升

金巧靈、馬李芳、韋學(xué)軍

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司，柳州 545007；2.湖南湖大艾盛汽車技術(shù)開發(fā)有限公司柳州分公司，柳州 545007）

0 引言

隨著汽車行業(yè)的迅速發(fā)展及廣大人民群眾生活水平的不斷提高，用戶對(duì)汽車品質(zhì)的要求越來越高，對(duì)汽車的功能件要求也越來越高[1]。目前很多車輛副儀表板上的儲(chǔ)物盒設(shè)計(jì)逐漸高檔化、高品質(zhì)化，從最初的敞開式儲(chǔ)物盒發(fā)展到目前流行的卷簾儲(chǔ)物盒、翻轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物盒。其中翻轉(zhuǎn)儲(chǔ)物盒具有外觀美觀、私密性好以及開啟和關(guān)閉高檔等優(yōu)點(diǎn)[2]，已經(jīng)被越來越多的車型所采用。儲(chǔ)物盒的操作感知和使用感受直接影響乘客的用車體驗(yàn)。本文通過對(duì)我司某暢銷車型的翻轉(zhuǎn)儲(chǔ)物盒在開發(fā)階段出現(xiàn)質(zhì)量感知差的問題進(jìn)行分析[3]，逐一排查找到造成故障的原因，給出相應(yīng)的措施進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行討論研究，以取得該問題完美解決，同時(shí)對(duì)后續(xù)類似設(shè)計(jì)起指導(dǎo)借鑒作用。

1 問題描述

某車型在項(xiàng)目造車階段被發(fā)現(xiàn)，副儀表板前翻轉(zhuǎn)儲(chǔ)物盒總成存在無法開啟、開啟力大及開啟卡滯等故障現(xiàn)象，操作感知差（圖1），影響整車品質(zhì)。該類型翻轉(zhuǎn)儲(chǔ)物盒是我司首次采用此結(jié)構(gòu)，且造型特殊，以往的儲(chǔ)物盒開發(fā)經(jīng)驗(yàn)無法直接借鑒。為保證項(xiàng)目順利進(jìn)行，急需進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)以提升儲(chǔ)物盒的操作感知，達(dá)到可售車的質(zhì)量和操作品質(zhì)。

圖1 副儀表板前翻轉(zhuǎn)儲(chǔ)物盒總成無法開啟

2 原因分析

攻關(guān)團(tuán)隊(duì)通過頭腦風(fēng)暴法進(jìn)行故障分析，按壓儲(chǔ)物盒后，儲(chǔ)物盒無法開啟，這往往跟儲(chǔ)物盒的機(jī)械機(jī)構(gòu)相關(guān)，比如齒輪機(jī)構(gòu)和鎖止機(jī)構(gòu)等。儲(chǔ)物盒需使用大力按壓才能開啟，則可能是儲(chǔ)物盒因變形、與周邊其他部件發(fā)生干涉或者開啟機(jī)構(gòu)的彈簧力不足而造成。儲(chǔ)物盒在開啟過程中有卡滯現(xiàn)象，則可能與開啟力不足或者因儲(chǔ)物盒變形發(fā)生干涉有關(guān)。進(jìn)一步分析，找到產(chǎn)生故障問題的10 個(gè)末端因素（圖2）。

圖2 原因分析圖

3 要因確認(rèn)

3.1 鎖止機(jī)構(gòu)尺寸不合

檢查儲(chǔ)物盒鎖止機(jī)構(gòu)裝配后是否存在松動(dòng)異響，并重復(fù)開啟和關(guān)閉儲(chǔ)物盒，觀察運(yùn)動(dòng)過程中鎖止機(jī)構(gòu)的狀態(tài)。經(jīng)檢查，鎖止機(jī)構(gòu)裝配后按壓時(shí)松動(dòng)，受力后產(chǎn)生位移。鎖止機(jī)構(gòu)安裝后鎖扣與安裝面未完全貼合，鎖止機(jī)構(gòu)安裝厚度不足，匹配有間隙（圖3）。儲(chǔ)物盒開啟關(guān)閉時(shí)鎖止機(jī)構(gòu)的晃動(dòng)，造成了開啟關(guān)閉力的不穩(wěn)定，因此鎖止機(jī)構(gòu)安裝厚度不足是儲(chǔ)物盒開啟關(guān)閉力大的要因。

圖3 鎖止機(jī)構(gòu)松動(dòng)示意圖

3.2 齒輪機(jī)構(gòu)松動(dòng)

抽查裝配好的翻轉(zhuǎn)儲(chǔ)物盒，確認(rèn)運(yùn)動(dòng)過程中齒輪狀態(tài)情況。每天隨機(jī)抽查5 件，連續(xù)抽查了5 天，抽查結(jié)果如表1 所示。轉(zhuǎn)動(dòng)過程中齒輪機(jī)構(gòu)松動(dòng)的儲(chǔ)物盒有卡滯現(xiàn)象，齒輪機(jī)構(gòu)不松動(dòng)的儲(chǔ)物盒無卡滯現(xiàn)象。因此齒輪機(jī)構(gòu)配合松動(dòng)是儲(chǔ)物盒開啟卡滯的要因。

表1 齒輪狀態(tài)記錄表

3.3 儲(chǔ)物盒與空調(diào)控制器干涉

檢查儲(chǔ)物盒運(yùn)動(dòng)過程中與空調(diào)控制器的設(shè)計(jì)間隙，以及實(shí)際開啟關(guān)閉過程中的間隙情況。

經(jīng)數(shù)據(jù)檢查，儲(chǔ)物盒運(yùn)動(dòng)過程中與空調(diào)控制器左右最小間隙為1.0 mm，上下最小間隙為1.5 mm，不存在干涉問題。實(shí)物檢查，空調(diào)控制器尺寸符合設(shè)計(jì)要求。通過紅丹驗(yàn)證，儲(chǔ)物盒蓋運(yùn)動(dòng)過程中與周邊零件均不存在干涉情況，儲(chǔ)物盒與空調(diào)控制器干涉非此車型感知問題的要因。

3.4 儲(chǔ)物盒蓋與儲(chǔ)物盒干涉

檢查儲(chǔ)物盒蓋運(yùn)動(dòng)過程中與儲(chǔ)物盒的設(shè)計(jì)間隙，以及實(shí)際開啟關(guān)閉過程中的間隙情況。經(jīng)數(shù)據(jù)檢查，儲(chǔ)物盒蓋運(yùn)動(dòng)過程中與儲(chǔ)物盒無干涉，且每個(gè)運(yùn)動(dòng)副間均設(shè)計(jì)軸套，并涂抹潤(rùn)滑油，不存在干涉卡滯情況。因此儲(chǔ)物盒蓋與儲(chǔ)物盒干涉是該感知問題的非要因。

3.5 儲(chǔ)物盒蓋與副儀表板干涉

檢查儲(chǔ)物盒運(yùn)動(dòng)過程中與副儀表板設(shè)計(jì)間隙，以及實(shí)際開啟關(guān)閉過程中的間隙情況。經(jīng)數(shù)據(jù)檢查，儲(chǔ)物盒運(yùn)動(dòng)過程中不存在干涉情況，實(shí)物檢查副儀表板尺寸符合設(shè)計(jì)要求。通過紅丹驗(yàn)證，運(yùn)動(dòng)過程中儲(chǔ)物盒蓋與副儀表板不存在干涉情況，儲(chǔ)物盒蓋與副儀表板干涉非此車型感知問題的要因。

3.6 彈簧彈力大

通過更改彈簧圈數(shù)來確定彈簧彈力對(duì)儲(chǔ)物盒感知問題的影響[4]。在目前3 圈彈簧的基礎(chǔ)上，分別將4 圈彈簧和5 圈彈簧裝配到儲(chǔ)物上，各開啟3 次，記錄儲(chǔ)物盒的開啟時(shí)間，取平均之后記錄在表格內(nèi)。隨機(jī)抽查5 個(gè)樣件做上述試驗(yàn)，儲(chǔ)物盒開啟時(shí)間記錄如表2 所示。經(jīng)過對(duì)比，裝配4 圈彈簧的儲(chǔ)物盒開啟時(shí)間能滿足此車型的要求（1.5±0.5 s），且開啟過程中異響較小，無彈簧摩擦聲。因此彈簧彈力大是儲(chǔ)物盒開啟力大的要因。

表2 彈簧圈數(shù)對(duì)應(yīng)開啟時(shí)間

3.7 儲(chǔ)物盒蓋變形

對(duì)儲(chǔ)物盒蓋平行度進(jìn)行確認(rèn)。抽查6 個(gè)零件與平行物體進(jìn)行參照，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)物盒蓋變形，呈中間凹陷、兩側(cè)翹曲的狀態(tài)（圖4）。儲(chǔ)物盒蓋兩側(cè)翹曲后會(huì)影響按壓行程，因此儲(chǔ)物盒蓋變形是儲(chǔ)物盒按壓無法開啟的要因。

圖4 儲(chǔ)物盒蓋變形示意圖

3.8 儲(chǔ)物盒變形

確認(rèn)儲(chǔ)物盒是否有變形。選取儲(chǔ)物盒的3 個(gè)尺寸（圖5），分別測(cè)量?jī)?chǔ)物盒3 個(gè)尺寸的實(shí)際值，通過對(duì)比設(shè)計(jì)值和實(shí)際值確定儲(chǔ)物盒是否有變形。查看相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)得知，尺寸1 的設(shè)計(jì)值為50.0 mm；尺寸2 的設(shè)計(jì)值為50.0 mm；尺寸3 的設(shè)計(jì)值為49.8 mm。經(jīng)過對(duì)抽查樣件的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，所有儲(chǔ)物盒都有變形現(xiàn)象（表3）。儲(chǔ)物盒中間位置出現(xiàn)收縮變形，導(dǎo)致儲(chǔ)物盒蓋與儲(chǔ)物盒配合位置無法達(dá)到數(shù)據(jù)狀態(tài)，影響開啟效果，因此儲(chǔ)物盒變形為要因。

圖5 儲(chǔ)物盒尺寸測(cè)點(diǎn)示意圖

表3 儲(chǔ)物盒尺寸測(cè)量記錄

3.9 儲(chǔ)物盒剛度不足

儲(chǔ)物盒內(nèi)蓋和外蓋材料均為ABS，該材料制作的零件彎曲模量較低，韌性好，但零件剛度不足，易變形。而且如果2 個(gè)零件有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，容易產(chǎn)生磨粉。儲(chǔ)物盒內(nèi)蓋及儲(chǔ)物盒無需進(jìn)行后處理，可更改為彎曲模量更高的材料。查看儲(chǔ)物盒內(nèi)蓋的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)筋僅布置在內(nèi)蓋的中部，未與周邊翻邊相連（圖6），無法有效防止變形，注塑后易產(chǎn)生變形[5]。零件變形后按壓不同位置，儲(chǔ)物盒開啟的行程不同。因此，儲(chǔ)物盒剛度不足為儲(chǔ)物盒無法開啟的要因。

圖6 內(nèi)蓋筋條示意圖

3.10 按壓行程不足

該儲(chǔ)物盒布置在副儀表板上，與空調(diào)控制器融為一體。為達(dá)到設(shè)計(jì)上的一致性效果，儲(chǔ)物盒并未做明顯的按壓標(biāo)識(shí)。因空間限制，物盒的鎖止機(jī)構(gòu)布置在單側(cè)。實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，按壓儲(chǔ)物盒的不同部位需要的按壓力不一致（圖7）。按壓鎖止機(jī)構(gòu)較近的一側(cè)，需要的按壓力較小，而按壓鎖止機(jī)構(gòu)最遠(yuǎn)端時(shí)，儲(chǔ)物盒則無法開啟。

圖7 儲(chǔ)物盒分布及按壓位置圖

經(jīng)過在遠(yuǎn)端增加墊片，測(cè)量出遠(yuǎn)端與近端的行程相差2.5 mm。而該儲(chǔ)物盒外蓋與儲(chǔ)物盒斗的有效行程僅2 mm（包含緩沖墊壓縮量），因此按壓遠(yuǎn)端會(huì)出現(xiàn)儲(chǔ)物盒無法開啟的情況。但考慮到造型的外觀需求無法增加按壓標(biāo)識(shí)，只能通過增大按壓行程和提升儲(chǔ)物盒蓋的剛度，來避免按壓不同位置開啟行程不一致問題。因此，按壓行程不足是按壓無法開啟的要因。

通過對(duì)造成儲(chǔ)物盒故障末端要素的確認(rèn)分析，最終找出根本原因是：①儲(chǔ)物盒的鎖止機(jī)構(gòu)安裝孔厚度不足；②齒輪機(jī)構(gòu)松動(dòng)；③彈簧彈力大；④儲(chǔ)物盒蓋變形；⑤儲(chǔ)物盒變形；⑥儲(chǔ)物盒蓋剛度不足；⑦按壓行程不足。

4 解決措施及效果

4.1 增加儲(chǔ)物盒鎖止機(jī)構(gòu)的安裝厚度

鎖止機(jī)構(gòu)安裝厚度由2.2 mm 增加到2.5 mm，防止鎖止機(jī)構(gòu)開啟關(guān)閉過程中躥動(dòng)。

4.2 防止儲(chǔ)物盒的齒輪機(jī)構(gòu)松動(dòng)

使用螺釘將大齒輪機(jī)構(gòu)緊固在儲(chǔ)物盒上，用熱熔焊將小齒輪機(jī)構(gòu)焊接在儲(chǔ)物盒上（圖8）。這樣就能防止運(yùn)動(dòng)過程中大小齒輪的匹配攢動(dòng)，避免了儲(chǔ)物盒在翻轉(zhuǎn)開啟過程中的卡滯。

圖8 齒輪緊固示意圖

4.3 減小彈簧的彈力

根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果，將彈簧圈數(shù)由3 圈改為4 圈（圖9），以減小彈簧彈力，增加開啟時(shí)長(zhǎng)。

圖9 彈簧4 圈示意圖

4.4 解決儲(chǔ)物盒蓋變形及剛度不足問題

一方面將儲(chǔ)物盒蓋材料由ABS 改為較強(qiáng)的PA6-GF30 材料；另一方面在儲(chǔ)物盒內(nèi)蓋增加筋條連接到側(cè)邊，筋條平均分布，相互之間的間隙為38.0 mm（圖10）。同時(shí)，內(nèi)蓋主壁厚度由2.5 mm加厚到3.5 mm，以增加儲(chǔ)物盒剛度，防止變形。

圖10 儲(chǔ)物盒蓋更改示意圖

4.5 儲(chǔ)物盒變形解決措施

儲(chǔ)物盒背面增加筋條，以增加儲(chǔ)物盒的強(qiáng)度。在長(zhǎng)直翻邊處增加2 道翻邊，以避免儲(chǔ)物盒翻邊變形，增加儲(chǔ)物盒剛度（圖11）。

圖11 儲(chǔ)物盒更改示意圖

4.6 按壓行程不足解決措施

在保證表面面差的前提下，儲(chǔ)物盒與儲(chǔ)物盒蓋行程干涉處增加3.0 mm 的沉臺(tái)（圖12），以解決遠(yuǎn)離鎖止機(jī)構(gòu)端行程不足的問題。

圖12 儲(chǔ)物盒增加沉臺(tái)示意圖

5 措施驗(yàn)證及效果對(duì)比

上述改進(jìn)措施實(shí)施后，經(jīng)過測(cè)試，翻轉(zhuǎn)儲(chǔ)物盒的開啟時(shí)長(zhǎng)為1.5 s，符合設(shè)計(jì)要求1.5±0.5 s。開啟過程均勻平穩(wěn)，儲(chǔ)物盒與周邊零件匹配間隙以及面差符合DTS 要求且間隙均勻。

自改進(jìn)措施實(shí)施后，針對(duì)該車型翻轉(zhuǎn)儲(chǔ)物盒總成操作不合格的癥結(jié)，進(jìn)行了為期1 個(gè)月的效果驗(yàn)證，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，該車型翻轉(zhuǎn)儲(chǔ)物盒操作感知問題已降至0%，改進(jìn)措施能夠完全解決該車型的感知問題。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文通過分析某車型翻轉(zhuǎn)儲(chǔ)物盒的感知故障，有針對(duì)性地進(jìn)行了一系列的整改措施，完成了儲(chǔ)物盒感知質(zhì)量的提升。同時(shí)，對(duì)該類型儲(chǔ)物盒設(shè)計(jì)也進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。例如，運(yùn)動(dòng)件除必要運(yùn)動(dòng)副外，其他機(jī)構(gòu)必須保證安裝牢靠、無竄動(dòng)；對(duì)于長(zhǎng)寬比大于2.5的長(zhǎng)直受力零件，應(yīng)在長(zhǎng)邊兩側(cè)布置筋條以增加強(qiáng)度；對(duì)于長(zhǎng)寬比大于2.5 的長(zhǎng)直翻邊，應(yīng)布置二道翻邊筋，并且選裝材料時(shí)要考慮零件剛度是否能滿足使用要求。另外，鎖止機(jī)構(gòu)如果布置在單側(cè)，應(yīng)考慮遠(yuǎn)端的行程差值，儲(chǔ)物盒蓋和儲(chǔ)物盒的間隙≥10 mm。

通過本次改進(jìn)，對(duì)供應(yīng)商現(xiàn)有的鎖止機(jī)構(gòu)也進(jìn)行了平臺(tái)化固定，固定鎖止機(jī)構(gòu)的安裝結(jié)構(gòu)如圖13 所示。考慮模具拔模后零件微小的尺寸變化會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生影響，規(guī)定如從末端拔模，則安裝孔厚度選擇2.3 mm；如從頂端拔模，安裝孔厚度選擇2.5 mm。

圖13 鎖機(jī)構(gòu)及安裝結(jié)構(gòu)尺寸