某車型前副車架異響問題解析

吳 黎，王小兵，李 榮，宋雅婷，唐樂為

（1.湘潭理工學(xué)院，湖南 湘潭 411100；2.廣汽三菱汽車有限公司，湖南 長沙 410100；3.廣汽菲亞特克萊斯勒汽車有限公司，湖南 長沙 410100；4.湖南大學(xué)，湖南 長沙 410082）

1 前言

底盤異響是指汽車行駛過程中，底盤某一部件或多個(gè)部件發(fā)出異常聲響。底盤異響不僅嚴(yán)重影響駕駛體驗(yàn)，導(dǎo)致顧客投訴，而且易導(dǎo)致扭矩衰減，造成部件損壞等安全隱患。常見的底盤異響來源包括制動(dòng)異響、車輪異響、傳動(dòng)異響、懸架異響和轉(zhuǎn)向異響等。產(chǎn)生異響的原因一般與零件或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝配工藝及零件品質(zhì)等因素有關(guān)，比如零件之間不合理的間隙設(shè)計(jì)、零部件磨損導(dǎo)致連接松動(dòng)、扭矩設(shè)置不合理或裝配不當(dāng)、零件尺寸不合格等，導(dǎo)致兩零件間存在相互運(yùn)動(dòng)。針對(duì)某車型整車道路試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的底盤異響問題，通過實(shí)車測(cè)量、問題車輛零件拆解及供應(yīng)商零件現(xiàn)場(chǎng)加工工序?qū)徍说确椒?，識(shí)別問題原因，并提出對(duì)應(yīng)的解決方案。

2 問題描述與分析

2.1 問題的描述

某車型在進(jìn)行整車道路試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)車輛通過減速帶、卵石路及繩索路時(shí)，底盤右前方會(huì)發(fā)出類似金屬碰撞的異響，并且車速越快響聲越大。根據(jù)異響問題解析經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合其他車企針對(duì)底盤異響研究總結(jié)，推測(cè)前懸部件某個(gè)連接點(diǎn)異常導(dǎo)致異響。

2.2 問題的分析

首先對(duì)前懸相關(guān)零件連接點(diǎn)分別測(cè)量扭矩，相關(guān)緊固點(diǎn)的扭矩合格范圍均設(shè)置為spec下限值～上限值+20%，扭矩測(cè)量結(jié)果如圖1所示。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)扭矩均合格，排除連接點(diǎn)未打緊風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 前懸部件連接點(diǎn)扭矩測(cè)量結(jié)果（Nm）

進(jìn)一步對(duì)前懸部件進(jìn)行拆解分析，逐一檢查轉(zhuǎn)向器、穩(wěn)定桿、減震器、副車架、左右下擺臂等部件連接狀態(tài)，確認(rèn)結(jié)果如表1所示。檢查發(fā)現(xiàn)所有連接點(diǎn)均無滑牙、碰傷等缺陷，僅副車架與右下擺臂連接處壓痕不完整。對(duì)比左側(cè)，右側(cè)底部無壓痕，如圖2所示，推測(cè)該位置引起異常。

圖2 副車架與下擺臂襯套連接處壓痕狀態(tài)

表1 前懸零件拆解檢查結(jié)果

為了進(jìn)一步鎖定異響源，分別對(duì)5臺(tái)異響車輛通過加大扭矩的方式進(jìn)行確認(rèn)。如圖3所示，當(dāng)扭矩增大到150～180Nm時(shí)異響消失，由此確認(rèn)前副車架與右下擺臂螺栓連接處為產(chǎn)生異響的位置。

圖3 加大扭矩驗(yàn)證結(jié)果

根據(jù)副車架與右下擺臂裝配關(guān)系，擺臂襯套通過螺栓與副車架連接，襯套為橡膠件，可以緩沖擺臂傳遞過來的沖擊力。由于襯套內(nèi)部還包含一個(gè)金屬套管，實(shí)際上連接狀態(tài)為螺栓從金屬套管穿過后緊固在副車架上。通過上述分析可知底盤異響為該連接位置，圖4運(yùn)用系統(tǒng)圖對(duì)該位置異響進(jìn)行詳細(xì)分析。

圖4 副車架異響分析系統(tǒng)圖

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，人員操作、總裝裝配工具及扭矩設(shè)置均符合要求，重點(diǎn)對(duì)零件進(jìn)行核查。通過對(duì)下擺臂襯套、螺栓及副車架槽口尺寸進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)副車架槽口跨距及平行度均有超差，如表2所示，確認(rèn)為造成異響產(chǎn)生的要因。

表2 零件測(cè)量結(jié)果

結(jié)合尺寸測(cè)量及零件實(shí)物分析，副車架槽口跨距超差零件基本都是下端尺寸偏大，即使扭矩符合設(shè)計(jì)值，但是襯套與槽口下端并未完全貼合，導(dǎo)致襯套處于未夾緊狀態(tài)。當(dāng)受到擺臂沖擊力時(shí)，襯套與螺桿產(chǎn)生徑向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，襯套內(nèi)部金屬套管與螺桿碰撞發(fā)出異響，如圖5a所示。挑選副車架槽口跨距及平行度均合格的零件裝車并完成300km耐久測(cè)試，并未發(fā)現(xiàn)異響產(chǎn)生。由此確認(rèn)該處槽口尺寸超差是造成異響產(chǎn)生的根本原因。

在前期確認(rèn)過程中，當(dāng)增大扭矩時(shí)，異響也會(huì)消失。不難分析，加大扭矩會(huì)使得槽口下端在緊固力的作用下強(qiáng)制變形夾緊，此時(shí)襯套與槽口內(nèi)側(cè)貼合，當(dāng)車輛過顛簸路面時(shí)，來自擺臂的沖擊力不會(huì)造成襯套與螺桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，異響消失，如圖5b所示。

圖5 副車架異響原理圖

為了進(jìn)一步鎖定副車架槽口尺寸超差的原因，對(duì)供應(yīng)商零件加工制造現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行審核。針對(duì)副車架生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行逐一排查，并采用關(guān)聯(lián)圖進(jìn)行末端要因確定。圖6為副車架生產(chǎn)工藝，由生產(chǎn)過程可知，槽口單品沖壓過程及焊接過程均可能對(duì)最終尺寸產(chǎn)生影響。

圖6 副車架生產(chǎn)工藝

圖7為副車架槽口尺寸不良關(guān)聯(lián)圖，通過現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)由排除法初步確認(rèn)沖壓模具定位松動(dòng)、模具鑲塊磨損。焊接夾具松動(dòng)、焊接參數(shù)設(shè)置及檢查方法不合理可能為最終末端要因。

圖7 副車架槽口尺寸不良關(guān)聯(lián)圖

沖壓過程的影響

圖8為副車架槽口單品沖壓工藝流程圖，共包含15道加工工序。通過現(xiàn)場(chǎng)審核發(fā)現(xiàn)，11工序的成型鑲塊和14工序的整形鑲塊均存在異常。

圖8 副車架槽口單品沖壓工藝流程圖

如圖9所示，11工序的成形鑲塊出現(xiàn)銷釘缺失和下沉的現(xiàn)象，使得槽口單品在成形過程中無法有效定位。另外14工序整形鑲塊出現(xiàn)嚴(yán)重磨損及開裂，也會(huì)對(duì)槽口單品的最終尺寸產(chǎn)生較大影響。

圖9 沖壓模具鑲塊審核情況

將沖壓成形的右側(cè)槽口單品進(jìn)行精度測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表3所示，與總成測(cè)量結(jié)果一致，槽口跨距及平行度均有超差，由此確定沖壓過程為要因。

表3 副車架右側(cè)槽口單品測(cè)量結(jié)果

焊接過程的影響

副車架槽口的焊接過程主要包含槽口單品兩條縫焊、螺母焊接以及槽口單品焊接至副車架等3個(gè)過程。如圖10所示，通過現(xiàn)場(chǎng)審核發(fā)現(xiàn)焊接工序定位銷磨損，標(biāo)準(zhǔn)為Φ14.85～Φ14.9mm，實(shí)際尺寸為Φ14.49mm，使得夾具夾緊后槽口與定位板有間隙，導(dǎo)致零件松動(dòng)。

圖10 焊接夾具定位

為了進(jìn)一步確認(rèn)焊接夾具及焊接參數(shù)的影響，測(cè)量了焊接前后槽口尺寸的變化量，如圖11所示。槽口跨距及平行度在焊接前后變化了趨于0，說明焊接過程對(duì)槽口尺寸影響不大。因此雖然焊接定位銷磨損，但確定為非要因。

圖11 焊接前后槽口尺寸變化情況

檢查方法的影響

通過上述分析，基本確定沖壓模具定位銷缺失及鑲塊磨損為副車架槽口尺寸不合格的主要原因。針對(duì)不良件流出因素，對(duì)供應(yīng)商現(xiàn)場(chǎng)檢查方法進(jìn)行了審核。從檢查方法來看，如圖12所示，供應(yīng)商對(duì)副車架槽口單品僅進(jìn)行外側(cè)型面檢具檢查及對(duì)緊固孔尺寸進(jìn)行測(cè)量，對(duì)槽口跨距及平行度未作檢查要求。而對(duì)副車架總成采用通止規(guī)進(jìn)行檢查，造成槽口下端跨距超差無法被檢測(cè)到。

圖12 副車架槽口單品及總成檢查方式

綜上所述，沖壓模具銷釘缺失及鑲塊磨損為副車架槽口尺寸不合格的根本原因，檢查方法不合理為不良品流出的主要因素，針對(duì)以上核查的不良因素分別制定對(duì)策。

3 對(duì)策實(shí)施及效果確認(rèn)

3.1 改善對(duì)策制定

針對(duì)各項(xiàng)不良因素，分別制定改善對(duì)策，如表4所示。

表4 副車架右側(cè)槽口改善對(duì)策

3.2 改善效果確認(rèn)

圖13為對(duì)策實(shí)施前后副車架槽口尺寸對(duì)比。從測(cè)量結(jié)果可知：對(duì)策實(shí)施前，槽口跨距中值在60.6，最大值為61.2，部分零件尺寸超差上限值，并且平行度在0.3上下波動(dòng)，超出標(biāo)準(zhǔn)范圍；對(duì)策實(shí)施后，槽口跨距中值在60.52，差異不大，但是所有尺寸均在標(biāo)準(zhǔn)尺寸范圍，并且改善后平行度均在0.3以內(nèi)，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖13 副車架槽口不良改善效果對(duì)比

表5為對(duì)策實(shí)施后連續(xù)兩個(gè)月監(jiān)控整車道路測(cè)試結(jié)果，從測(cè)試結(jié)果可知，異響故障發(fā)生率已降至0，說明改善對(duì)策有效。

表5副車架異響改善效果確認(rèn)

4 結(jié)束語

本文為了解析副車架異響問題，著重從問題車輛部件拆解、零件測(cè)量及供應(yīng)商零件現(xiàn)場(chǎng)加工工序?qū)徍?個(gè)方面進(jìn)行解析，并運(yùn)用系統(tǒng)圖、關(guān)聯(lián)圖等方法對(duì)原因進(jìn)行逐一排查，確認(rèn)副車架槽口尺寸超差及超差的末端原因?yàn)椴劭跊_壓成形鑲塊定位銷缺失及整形鑲塊磨損。通過對(duì)策實(shí)施，有效降低了盤異響發(fā)生概率，極大地減少整車返修工時(shí)，并且降低了市場(chǎng)產(chǎn)生抱怨的概率。