輥壓窗框精度保證方案淺析

劉定橙 胡瑞

1.吉利汽車(chē)集團(tuán)有限公司 浙江省寧波市 315300 2.浙江合眾新能源汽車(chē)有限公司 浙江省嘉興市 314500

1 前言

車(chē)門(mén)作為整車(chē)的關(guān)鍵零部件，起著安全防護(hù)、美觀、密封隔音等作用，其外觀品質(zhì)要求高、用戶體驗(yàn)感強(qiáng)，它的制造精度直接反映了整車(chē)的質(zhì)量和觀感效果。車(chē)門(mén)主要有三種形式，分別是整體式車(chē)門(mén)、分體式車(chē)門(mén)和無(wú)框式車(chē)門(mén)。分體式車(chē)門(mén)窗框部分為輥壓工藝，又叫輥壓車(chē)門(mén)，因?yàn)槌杀镜?，多適用于經(jīng)濟(jì)型車(chē)型，其窗框總成經(jīng)過(guò)輥壓、切角、拉彎、燒焊等多種復(fù)雜工藝后，精度的控制是整個(gè)車(chē)門(mén)尺寸提升過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，因此本文對(duì)輥壓式窗框總成精度給出保證方案。

2 輥壓窗框總成概述

窗框總成可分為閉口式窗框和開(kāi)口式窗框。閉口式窗框構(gòu)成（圖1），a：后視鏡安裝加強(qiáng)板，b：A 柱上框，c：上框，d：B 柱，e：B 柱玻璃升降導(dǎo)軌，f：內(nèi)水切橫梁，g：A 柱玻璃升降導(dǎo)軌；開(kāi)口式窗框（圖2）相比閉口式窗框少了內(nèi)水切橫梁。窗框上的A 柱、B 柱、上框、玻璃升降導(dǎo)軌都是輥壓件。

圖1 閉口式窗框

圖2 開(kāi)口式窗框

窗框總成的制造工藝比較復(fù)雜，整體要求很高，部分車(chē)型的窗框除了常規(guī)的輥壓、切角、拉彎、焊接、打磨、矯形以外，還包含沖壓整形、包邊等工藝。

3 與窗框相關(guān)的DTS 要求

由于車(chē)型差異，窗框的造型和結(jié)構(gòu)不同，但匹配要素基本一致。以某量產(chǎn)車(chē)型舉例（圖3），2F：前門(mén)窗框&前三角板，2J：側(cè)圍外板&前門(mén)窗框，2K：后門(mén)窗框&前門(mén)窗框，2P：側(cè)圍外板&后門(mén)窗框，2S：后三角窗&后門(mén)窗框，2AI：后門(mén)窗框&前門(mén)窗框。

圖3 與窗框相關(guān)DTS 要求

基于以上DTS 特征，對(duì)每一項(xiàng)進(jìn)行分解，從而得出窗框總成的重點(diǎn)監(jiān)控要素如下：

3.1 2F、2K、2S 三條縫隙的間隙要求：前后窗框的X 向輪廓開(kāi)度必須嚴(yán)格控制，具體數(shù)值根據(jù)車(chē)型DTS 要求不同會(huì)存在差異，一般來(lái)說(shuō)，要求小于0.5mm（圖4）。

圖4 窗框X 向開(kāi)度

3.2 2F、2K、2S 間隙均勻度的要求：窗框的A 柱、B 柱以及C 柱單條間隙均勻度一般要求小于0.3mm。

3.3 2AI 前后門(mén)窗框B 柱Z 向的對(duì)齊度要求：需要前后門(mén)窗框B 柱上部Z 向間隙要確保穩(wěn)定，偏差小于0.3mm（圖5）。

圖5 窗框間隙和面差要求

4 窗框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)精度的影響

4.1 窗框供貨類(lèi)型

窗框供貨類(lèi)型分為開(kāi)口式和封閉式，封閉式窗框開(kāi)度完全由窗框總成決定，不容易發(fā)生變形，尺寸相對(duì)比較穩(wěn)定，但對(duì)供應(yīng)商制造能力要求比較高，一旦焊接，窗框開(kāi)度固定，無(wú)法改變。而開(kāi)口式窗框，X 向開(kāi)度由車(chē)門(mén)總成夾具決定，矯形后容易反彈；運(yùn)輸容易變形。

4.2 搭接面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響

為了保證焊接的穩(wěn)定性以及功能面的共面度，焊點(diǎn)區(qū)域盡可能設(shè)計(jì)成凸臺(tái)避讓結(jié)構(gòu)。如內(nèi)水切橫梁、后視鏡加強(qiáng)板等。

4.3 玻璃升降導(dǎo)軌設(shè)計(jì)對(duì)升降功能的影響

經(jīng)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，與窗框一體焊接的導(dǎo)軌伸出橫梁的長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響玻璃升降功能（圖6）。窗框在預(yù)彎時(shí)，導(dǎo)軌下端會(huì)按比例放大偏轉(zhuǎn)（圖7），但總裝窗框被膠條頂出還原到正常狀態(tài)時(shí)，下部導(dǎo)軌因焊接固定不會(huì)同步還原，導(dǎo)致導(dǎo)軌彎曲，影響玻璃升降功能。

圖6 導(dǎo)軌延伸太長(zhǎng)

圖7 導(dǎo)軌預(yù)彎，頂起前后變化

5 定位方案設(shè)計(jì)

5.1 總成RPS

窗框目前的RPS 定位方案已經(jīng)趨近統(tǒng)一，X&Z 向采用輪廓定位、Y 向采用內(nèi)密封面定位。某國(guó)產(chǎn)車(chē)型窗框總成定位方案（圖8），以輪廓定位的優(yōu)點(diǎn)是以功能點(diǎn)作為定位基準(zhǔn)，縮短尺寸連環(huán)，可以更好的保證窗框區(qū)域間隙和面差的穩(wěn)定性。

圖8 總成測(cè)量定位基準(zhǔn)

5.2 總成夾具M(jìn)CP

輥壓件截面復(fù)雜，因此定位相對(duì)比較復(fù)雜。某車(chē)型夾具定位方案（圖9～10），A 柱以及上框縱向的X 向定位采用孔定位。在DTS 要求中，前后門(mén)B 柱Z 向?qū)R要求嚴(yán)格，因此，B 柱Z 向定位采用輪廓定位。輪廓定位更有利于尺寸控制，同時(shí)打磨預(yù)留量的控制也可以更加精準(zhǔn)。

圖9 拼焊夾具定位

圖10 拼焊夾具定位

5.3 B 柱沖孔MCP

部分車(chē)型窗框有外覆蓋件，比如B 柱飾板，上框亮條等。飾板與亮條的定位打緊孔相對(duì)于輪廓邊的位置度非常重要。因此在對(duì)B 柱沖孔時(shí)，必須以外輪廓定位（圖11）。

圖11 分總成沖孔定位

5.4 切角定位

窗框A 柱、上框以及B 柱在切角之前，需要先沖定位孔，后續(xù)切角和拼焊都將以該孔作為縱向定位。切角定位（圖12）和壓緊必須盡可能靠近切角口，保證切角時(shí)輥壓件不發(fā)生變形。

圖12 切角定位

6 關(guān)鍵工藝注意事項(xiàng)

6.1 輥壓

輥壓型材的質(zhì)量保證的關(guān)鍵在于輥輪組數(shù)，越復(fù)雜的零件，輥輪組的組數(shù)越多，理論上，輥輪組數(shù)越多輥壓質(zhì)量越好，汽車(chē)車(chē)門(mén)窗框的輥輪組數(shù)根據(jù)橫截面造型復(fù)雜程度不同，控制在30～40 組之間。其次，需要確保輥輪自身的清潔度以及冷卻液的清潔度，臟污會(huì)導(dǎo)致輥壓件外觀缺陷。

6.2 拉彎

6.2.1 反彈量補(bǔ)償

在拉彎模的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要考慮拉彎反彈量，根據(jù)不同的材料的反彈系數(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析，補(bǔ)償反彈量。要求拉彎反彈后，剛好得到我們想要的彎曲弧度。

6.2.2 抽芯拉彎

拉彎空心型材時(shí)，必須使用配套拉彎內(nèi)芯；防止拉彎時(shí)空腔變形，褶皺。

6.3 切角

切角精度要控制在0.1mm 以?xún)?nèi)，切口無(wú)飛邊毛刺；切角夾具需實(shí)現(xiàn)空間任意角度可調(diào)，以確保切角角度正確。

6.4 拼焊

成本考慮，目前大部分窗框拼焊采用的氣體保護(hù)焊，焊接變形較大，為了盡可能的減小焊接變形，必須要求拼接間隙在0.2mm 以?xún)?nèi)。為了確保匹配面差，拼接處的面差必須保證平整，拼接面差由工人裝件后自檢，面差不平的需要使用專(zhuān)用工具敲擊找平后焊接。為了保證B 柱與上框輪廓平齊，B 柱和上框需要使用輪廓定位（圖13）。

圖13 拼角搭接以及B 柱Z 向輪廓定位

6.5 打磨

打磨必須要有打磨臺(tái)面，不允許手持打磨，同時(shí)要將零件定位在打磨支架上進(jìn)操作，可防止打磨時(shí)發(fā)生變形（圖14）。打磨完成后對(duì)打磨處的平齊度，共面度、輪廓度進(jìn)行檢查。打磨時(shí)，必然會(huì)削去部分材料，因此要根據(jù)打磨量來(lái)定義打磨預(yù)留量?？梢栽谠O(shè)計(jì)時(shí)就將打磨預(yù)留考慮進(jìn)去，也可以在拼焊夾具上進(jìn)行調(diào)整。在打磨區(qū)域進(jìn)行公差偏置處理，點(diǎn)A（+0.1/-0.4）、B（+0.1/-0.4）（圖15），預(yù)留了0.15mm 的打磨量。

圖14 打磨定位支架

圖15 打磨預(yù)留量示意

7 總結(jié)

按照公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究的要求，通過(guò)對(duì)整車(chē)DTS 需求、窗框設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、定位方案、工藝過(guò)程以及監(jiān)控要素的研究分析，結(jié)合供應(yīng)商走訪對(duì)標(biāo)，總結(jié)出可行的窗框精度控制方案。在后續(xù)新車(chē)型開(kāi)發(fā)中，用于指導(dǎo)數(shù)據(jù)審核和供應(yīng)商開(kāi)發(fā)過(guò)程審核，降低后期調(diào)試匹配難度。