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，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部件發(fā)出異常聲響。底盤異響不僅嚴重影響駕駛體驗，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異響、車輪異響、傳動異響、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、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、零部件磨損導(dǎo)致連接松動、扭矩設(shè)置不合理或裝配不當、零件尺寸不合格等，導(dǎo)致兩零件間存在相互運動。針對某車型整車道路試驗過程中出現(xiàn)的底盤異響問題，通過實車測量、問題車輛零件拆解及供應(yīng)商零件現(xiàn)場加工工序?qū)徍说确椒?，識別問題原因，并提出對應(yīng)的解決方案。

2 問題描述與分析

2.1 問題的描述

某車型在進行整車道路試驗時，發(fā)現(xiàn)當車輛通過減速帶、卵石路及繩索路時，底盤右前方會發(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)驗并結(jié)合其他車企針對底盤異響研究總結(jié)，推測前懸部件某個連接點異常導(dǎo)致異響。

2.2 問題的分析

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

圖1 前懸部件連接點扭矩測量結(jié)果（Nm）

進一步對前懸部件進行拆解分析，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)，確認結(jié)果如表1所示。檢查發(fā)現(xiàn)所有連接點均無滑牙、碰傷等缺陷，僅副車架與右下擺臂連接處壓痕不完整。對比左側(cè)，右側(cè)底部無壓痕，如圖2所示，推測該位置引起異常。

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

為了進一步鎖定異響源，分別對5臺異響車輛通過加大扭矩的方式進行確認。如圖3所示，當扭矩增大到150～180Nm時異響消失，由此確認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)部還包含一個金屬套管，實際上連接狀態(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運用系統(tǒng)圖對該位置異響進行詳細分析。

圖4 副車架異響分析系統(tǒng)圖

經(jīng)過現(xiàn)場確認，人員操作、總裝裝配工具及扭矩設(shè)置均符合要求，重點對零件進行核查。通過對下擺臂襯套、螺栓及副車架槽口尺寸進行測量，發(fā)現(xiàn)副車架槽口跨距及平行度均有超差，如表2所示，確認為造成異響產(chǎn)生的要因。

表2 零件測量結(jié)果

結(jié)合尺寸測量及零件實物分析，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)。當受到擺臂沖擊力時，襯套與螺桿產(chǎn)生徑向的相對運動，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耐久測試，并未發(fā)現(xiàn)異響產(chǎn)生。由此確認該處槽口尺寸超差是造成異響產(chǎn)生的根本原因。

在前期確認過程中，當增大扭矩時，異響也會消失。不難分析，加大扭矩會使得槽口下端在緊固力的作用下強制變形夾緊，此時襯套與槽口內(nèi)側(cè)貼合，當車輛過顛簸路面時，來自擺臂的沖擊力不會造成襯套與螺桿的相對運動，異響消失，如圖5b所示。

圖5 副車架異響原理圖

為了進一步鎖定副車架槽口尺寸超差的原因，對供應(yīng)商零件加工制造現(xiàn)場進行審核。針對副車架生產(chǎn)工藝流程進行逐一排查，并采用關(guān)聯(lián)圖進行末端要因確定。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)場核對由排除法初步確認沖壓模具定位松動、模具鑲塊磨損。焊接夾具松動、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)嚴重磨損及開裂，也會對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)槽口單品進行精度測量，測量結(jié)果如表3所示，與總成測量結(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個過程。如圖10所示，通過現(xiàn)場審核發(fā)現(xiàn)焊接工序定位銷磨損，標準為Φ14.85～Φ14.9mm，實際尺寸為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。

圖10 焊接夾具定位

為了進一步確認焊接夾具及焊接參數(shù)的影響，測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。針對不良件流出因素，對供應(yīng)商現(xiàn)場檢查方法進行了審核。從檢查方法來看，如圖12所示，供應(yīng)商對副車架槽口單品僅進行外側(cè)型面檢具檢查及對緊固孔尺寸進行測量，對槽口跨距及平行度未作檢查要求。而對副車架總成采用通止規(guī)進行檢查，造成槽口下端跨距超差無法被檢測到。

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，針對以上核查的不良因素分別制定對策。

3 對策實施及效果確認

3.1 改善對策制定

針對各項不良因素，分別制定改善對策，如表4所示。

表4 副車架右側(cè)槽口改善對策

3.2 改善效果確認

圖13為對策實施前后副車架槽口尺寸對比。從測量結(jié)果可知：對策實施前，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，超出標準范圍；對策實施后，槽口跨距中值在60.52，差異不大，但是所有尺寸均在標準尺寸范圍，并且改善后平行度均在0.3以內(nèi)，滿足標準要求。

圖13 副車架槽口不良改善效果對比

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

表5副車架異響改善效果確認

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、零件測量及供應(yīng)商零件現(xiàn)場加工工序?qū)徍?個方面進行解析，并運用系統(tǒng)圖、關(guān)聯(lián)圖等方法對原因進行逐一排查，確認副車架槽口尺寸超差及超差的末端原因為槽口沖壓成形鑲塊定位銷缺失及整形鑲塊磨損。通過對策實施，有效降低了盤異響發(fā)生概率，極大地減少整車返修工時，并且降低了市場產(chǎn)生抱怨的概率。