某車型翼子板與側圍A柱匹配問題的改進

李濤

摘 要：翼子板與側圍A柱的分縫位于消費者最直觀的視覺感知區(qū)域，文章通過優(yōu)化翼子板、側圍A柱等部件，解決翼子板與側圍A柱分縫的匹配問題，介紹基于產品結構和魚骨圖工藝步驟的分析方法，提出一些產品結構設計的建議和工藝穩(wěn)定性提升的思路，供后續(xù)項目參考。

關鍵詞：翼子板 魚骨圖 產品結構 工藝穩(wěn)定性

1 前言

在車身制造領域，整車配合是轎車車身質量的集中體現(xiàn)，不僅影響整車的美觀性，還對密封性、風阻力和噪聲、行駛平穩(wěn)性等性能有著重要的影響。[1]外觀分縫的間隙和面差作為評價整車配合質量的重要指標，如何保證實車最大程度地符合造型設計，成為汽車設計工程師考慮的重要問題。[2]

在不斷加快的汽車造型升級換代中，汽車翼子板已經(jīng)成為造型變更中的核心零件之一。本文針對某車型的翼子板與側圍A柱的匹配問題進行全面分析，定義優(yōu)化措施，總結結構設計和工藝穩(wěn)定性方面的不足，為后續(xù)項目提供一些思路和建議。

2 問題現(xiàn)狀

某改款車型起步生產階段翼子板與側圍A柱區(qū)域發(fā)生多個匹配問題，問題之間存在較強的相關性。項目前期，翼子板與前蓋鉸鏈發(fā)生干涉，隨著開啟角度變大翼子板被前蓋鉸鏈動臂頂起，油漆表面出現(xiàn)明顯的凸包；后期翼子板與側圍A柱分縫處白車身狀態(tài)下出現(xiàn)面差波動，油漆后發(fā)生倒高抱怨（翼子板低于A柱1.0～1.5mm），如圖1所示。

3 設計狀態(tài)分析

產品設計狀態(tài)分析是現(xiàn)場問題分析的前提和基礎。解決上述翼子板匹配問題，需要對翼子板產品結構、裝配尺寸鏈和理論裝配工藝進行分析。

3.1 理論數(shù)據(jù)分析

對翼子板與前蓋鉸鏈干涉位置進行DMU數(shù)據(jù)分析，前蓋鉸鏈開啟過程中，前蓋鉸鏈動臂的開啟角度從0°變化至最大55°，鉸鏈與翼子板最小距離從6.51mm過渡至3.96mm。前蓋鉸鏈與翼子板理論狀態(tài)無干涉，但小于最小安全距離5mm的要求。

進行翼子板產品結構檢查，干涉點位于翼子板懸臂結構的最遠端，無可靠的物理連接定位，距離最近的螺栓緊固點為187mm，而共線的其他參考車型相應位置為77mm，如圖2。問題車型翼子板匹配分縫位置無可靠的定位點，不利于尺寸控制，可能是導致干涉的潛在風險點。

3.2 尺寸鏈狀態(tài)

翼子板固定方式應具有一定的調整量，以便吸收相關部件的制造裝配偏差[3]。按照圖3順序，翼子板與前蓋鉸鏈Z向連接，前蓋鉸鏈與車身也是Z向連接，來自與車身、前蓋鉸鏈以及翼子板的Z向偏差，會隨著尺寸鏈進行累加傳遞，導致全部Z向的偏差集中體現(xiàn)在外部匹配面上。這種Z向連接結構不利于分縫位置面差的控制，必然造成匹配難度增加。

3.3 制造工藝狀態(tài)

裝配線安裝工藝一般采用螺栓螺母連接方案，問題車型同樣采用螺栓螺母的剛性連接方案。為了防止翼子板與前蓋鉸鏈擰緊點位置出現(xiàn)腐蝕抱怨，翼子板打緊孔一周設計有梅花凸點保證電泳間隙，如圖4所示。凸點在擰緊過程中發(fā)生壓潰，并且偏心情況下孔心一周是不同程度的變形，導致翼子板翻轉不利于尺寸控制。

4 實車狀態(tài)分析

利用魚骨圖拆解尺寸鏈上相關零件及工藝步驟，從相關零件尺寸、工裝定位、工裝穩(wěn)定性、工藝穩(wěn)定性四個維度進行全面的排查，如圖5所示。分析和檢查后發(fā)現(xiàn)，前蓋鉸鏈單件尺寸符合圖紙公差要求、裝配工藝可靠，問題集中在白車身尺寸、翼子板尺寸及工藝穩(wěn)定性3個方面，需要進行詳細的分析。

4.1 車身上縱梁尺寸

分析上縱梁產品結構可以發(fā)現(xiàn)，上縱梁是一個“Z字形”鈑金件，主型面是Y向面，而鉸鏈安裝面在側面。從零件的成型工藝來看，鉸鏈安裝面正好位于成型回彈面上，而對于零件成型過程而言，回彈控制不好必然帶來平面度落差。檢查上縱梁鈑金單件尺寸報告發(fā)現(xiàn)，鉸鏈匹配面發(fā)生嚴重回彈，Z向尺寸內外存在1.8mm落差，內高外低。杠桿效應鉸鏈上的落差可以達到3mm左右。如圖6所示，鉸鏈發(fā)生翻轉，不考慮翼子板安裝及單件偏差情況下，鉸鏈最外側相對于內側偏低3mm以上，這是造成鉸鏈與翼子板干涉的主要原因之一。

4.2 翼子板尺寸

研究實車安裝和測量定位方案發(fā)現(xiàn)，在翼子板靠近A柱的位置，實車缺少定位安裝點（詳見前文3.1所述），翼子板在該位置完全呈現(xiàn)自由狀態(tài)，不受約束和控制。但該處在翼子板單件RPS定位信息中布置RPS fy，用于輔助定位翼子板在測量支架上的姿態(tài)，如圖7。拆除三坐標測量支架輔助支撐進行對比測量，翼子板出現(xiàn)向內向下0.6mm～1mm的偏差，與實車抱怨問題趨勢一致，也是構成匹配問題的原因之一。

4.3 翼子板裝配工藝不穩(wěn)定

實車發(fā)現(xiàn)打緊翼子板在前蓋鉸鏈上，翼子板打緊孔一周的梅花凸點發(fā)生壓潰向下，打緊點帶動翼子板向下移動，位移量達到1mm以上。在標準車身上進行位移量的測量試驗，評估工藝穩(wěn)定性。試驗數(shù)據(jù)顯示，翼子板安裝點發(fā)生的位移會直接傳遞至翼子板與A柱分縫的匹配面上，且有數(shù)倍的放大現(xiàn)象。如表1所示，增加翼子板打緊孔Z向高度0.2mm，翼子板與A柱匹配位置的測點A，B，C變高0.4mm；高度增加0.4mm，變高0.9～1.8mm。試驗證明，當打緊點偏差變大時，翼子板分縫位置呈現(xiàn)出3至4倍的偏差放大。翼子板打緊工藝穩(wěn)定度低，對來自于零件尺寸的波動極度敏感，增加了尺寸控制的難度。

5 優(yōu)化方案及經(jīng)驗總結

5.1 優(yōu)化車身上縱梁尺寸

上縱梁前蓋鉸鏈安裝面平面度落差需進行沖壓模具整改，增加局部平面度0.5mm的控制要求。上縱梁平面度尺寸優(yōu)化后，前蓋鉸鏈與翼子板干涉的問題得到徹底解決。

5.2 翼子板Y向輔助控制方案

首先，優(yōu)化測量報告的可讀性，取消測量支架的輔助RPS的支撐；其次，翼子板測量支架及檢具優(yōu)化，在原輔助RPS位置設置間隙塊，用于長期監(jiān)控翼子板回彈趨勢；最后，通過優(yōu)化沖壓模具控制翼子板的回彈和應力釋放方向，避免翼子板向內向下的趨勢。

5.3 翼子板工藝穩(wěn)定性控制方案

控制翼子板在A柱區(qū)域的穩(wěn)定性，增加新的螺栓擰緊點是最直接的解決辦法，但缺乏可實施性，經(jīng)濟性差。經(jīng)過綜合考慮，在側圍A柱上增加Y向涂膠凸臺，通過膠水進行連接，彌補定位不足并控制翼子板的自由型面，保證結構穩(wěn)定性。

針對打緊孔一周的梅花凸點變形問題，進行沖壓模具上的整改。在保證防腐的前提下減小凸點深度，即減小擠壓時凸點的變形量。同時，更改打緊螺栓型號，采用大法蘭螺栓完全覆蓋凸點，使得其均勻受力避免偏心壓潰引起的翻轉。

經(jīng)過上述零件、工藝、結構上的整改，翼子板與側圍A柱的匹配問題得到了優(yōu)化。后續(xù)生產對缺陷位置進行統(tǒng)計，該區(qū)域匹配狀態(tài)穩(wěn)定性得到極大提升，缺陷率下降至1%，降低了返工工時，達到了批量生產報交標準。

同時進行經(jīng)驗總結，作為后續(xù)新項目的FMEA信息反饋至開發(fā)部門：

a）對于翼子板與A柱分縫有間隙面差要求的造型，翼子板A柱區(qū)域必須設計有穩(wěn)定可調的連接方案，以滿足造型要求；

b）探索新的防腐方案替代翼子板打緊孔一周梅花印設計；

c）定位原則需與零件安裝方案一致，實現(xiàn)結構、工藝、測量原則統(tǒng)一，避免工裝和測量失效等問題。

6 結束語

本文通過某車型翼子板與側圍A柱匹配問題的分析和改進，從產品設計、尺寸鏈、現(xiàn)場工藝等角度進行分析，介紹了利于魚骨圖發(fā)現(xiàn)影響因素和解決問題的全過程。整個分析過程涉及翼子板結構開發(fā)、沖壓件分析、翼子板裝配工藝、車身制造工藝以及零部件測量原則等各項專業(yè)內容，是一個白車身尺寸工程方面的典型案例，對后續(xù)新項目尺寸控制有較好的指導意義，為汽車分縫匹配類問題的解決提供了分析思路和方法，有一定的指導意義。

參考文獻：

[1]顧凌韜.任意尺寸分布的公差分析即其在整車配合中的應用[D].上海：上海交通大學，2007.

[2]林麗，馬建龍.汽車外觀間隙問題解決方法的研究[J].南方農機 ，2020，51（21）：88-91.

[3]宋曉琳，周水庭．汽車車身制造工藝學［M］.北京：北京理工大學出版社，2006：17-18.