汽车尾门框尺寸匹配问题解决与优化提升研究.pdf

汽车研发 Automobile Research and Development 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 86 汽车尾门框尺寸匹配问题解决与优化提升研究 张东发 白济榕 蒋志钢（上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州 545007）摘 要汽车尾门框尺寸配合在汽车制造过程中始终是重点和难点，直接反映了企业对整车尺寸控制和产品设计水平。作为可直观感知的 A 类质量区，当配合不当有明显 AV 间隙、段差大、左右一致性差等问题时，会引起客户抱怨，更严重的是发生漏水、尾门难关、异响、干涉脱漆等严重质量问题，降低品牌质量。尾门框尺寸匹配优化，需要从产品设计、工装设计、工艺设计、控制策略、安装工具、员工操作、供应商零件质量控制等多个角度开展1，文章将主要从产品制造过程中如何提升优化尾门框尺寸，以及常见问题的解决思路展开阐述，为现行产品及后续产品的开发提供参考。关键词白车身；尾门框尺寸匹配；间隙段差；工装设计 1、概述 随着消费者消费水平的升级，客户对汽车的要求不再满足于安全可靠、结实耐用，对感知质量要求也越来越高，更美的外观造型，更好的驾驶体验将更容易赢得客户的芳心。在外观造型中，前脸、侧围和尾门框尺寸匹配尤为重要，这是给客户产生第一印象的关键区域。而整车尾门框尺寸匹配不仅影响感知质量，而且涉及到漏水、风噪、关门力气以及干涉脱漆问题，各车型尾门框尺寸匹配都是车子最复杂也最重要的位置。本文将从汽车尾门框尺寸匹配问题解决和优化提升两个角度展开，探讨其中的规律。零件之间间隙段差的控制是视觉感知质量重要的组成因素，能够直接反映汽车制造厂商制造的精度控制能力及细节处理能力2。其中外观上尾门和侧围配合区域较大，也是客户容易关注及抱怨的地方，所以本文选取尾门框尺寸配合问题进行分析研究。2、车身尾门框零件装配 2.1 尾门框零部件的构成 汽车尾门框处结构较为复杂，尾门及尾门上安装的外饰板（扰流板、尾门饰板等）与周边的顶盖、侧围、尾灯、后蒙皮等零件都有配合，除了零件两两匹配间隙段差要符合 DTS（尺寸设计规范）外，还有同侧一致性、对称性要求。2.2 尾门框零件装配工艺 在焊接车间，通过侧围和总拼焊接工装夹具定位，首先做出来尾门框骨架，这一步十分重要，其次是在调整线将做好的尾门总成通过铰链装配在尾门框上，经过涂装车间电泳、上漆后，在总装车间装好尾门撑杆、尾灯、尾门饰板、扰流板等附件，最后经过精细调整后通过质量检验过关后交付。侧围焊接工装将侧围外板、D 柱流水槽焊合件、后侧围内板总成焊接在一起，构成尾门框的侧部，总拼将左右侧围、后横梁（上有尾门铰链安装孔）、尾端板通过主夹具焊接固定在一起。尾门内外板和加强板焊接后，通过包边、打铰链后，在调整线使用尾门安装工具进行安装，经过调整和测量配合尺寸达到标准后，打紧扭力。白车身尾门框骨架尺寸便定型了。2.3 尾门框尺寸控制技术标准 尾门框上零件的尺寸匹配，其间隙、段差需要做到 DTS设计要求，尾门框骨架需要做三坐标测量，对安装点、特征棱线等要做到公差允许的范围内。3、尾门装配常见问题原因分析和控制策略 3.1 尾门框 Y 向尺寸偏差导致的问题 当白车身尾门框偏宽、偏窄、出现“八”字扭等形式的偏差后，会导致尾门装配后同侧 AV 间隙、两侧一致性差等问题。判断尾门框是否存在偏差，白车身可以直接看 CMM（三坐标）测点数据，也可以制作尾门框检具进行判定，如图 1 所示方式，需要注意，检测工具需要矫正合格，MSA通过，数据方可信，在企业有条件的情况下，可以通过激光测距等方式，对过线尾门框进行 100%的在线测量。对于总装的车子，再用三坐标测量比较困难，可以采用底盘定位孔建立坐标系，对尾门框区域扫白光，收集到点云数据后，再取特征点分析。尾门框出现偏差后，需要判断侧围轮罩下部是否与后部下车体存在干涉导致侧围 Y 向进不到位；后横梁匹配搭接是否存在拉扯侧围导致偏差。尾门框轻微偏差，可通过调整工装进行偏差补偿。为了监控尾门框是否出现偏差，可以建立关于尾门框的功能尺寸，如图 2所示，当功能尺寸超差时，也予以报警。汽车研发 Automobile Research and Development 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 87 图 1 尾门框简易检具 图 2 尾门框功能尺寸示意 3.2 尾门旋转、扭转导致的问题 当发生尾门铰链安装点一边高一边低，尾门铰链孔偏等问题时，会导致尾门装配存在旋转、扭转等问题，在总装装配尾门撑杆后，尾门撑杆释放的力也可能会导致尾门 Z向偏低，这类问题员工可以通过在装配尾门时，采用模拟块模拟进行快速识别问题，并通过调整铰链的位置优化尾门位置，对于总装的车子，可以通过调整锁扣位置进行适当纠正。3.3 尾门变形导致的问题 构成尾门的零件尺寸、焊接工装以及包边过程都可能会导致尾门轮廓尺寸偏差，快速判断尾门是否变形，对于白车身可以直接拿尾门上检具确认、也可通过尾门白光扫描，判定整体尾门的局部变形情况，图 3 为尾门扫白光的照片。图 3 某车型尾门扫白光数据 3.4 外饰件定位孔偏导致的问题 尾门框上尾灯安装点、后保安装点是保证尾门框精度的需要重要控制的点，不仅单点要在公差范围内，与其他关联点在 XYZ 三个方向也要尽可能同步，如图 4 所示，尾灯定位孔前部的 1#点比后部的 2#点有 0.7mm 稳定的高度差，装配尾灯后，出现了明显的 AV 间隙，修改零件模具，将 7#孔向下调 0.7mm 后，问题解决。对于尾灯灯罩，工装设计时应该具备足够的控制能力，如图 5 所示为某款车型灯罩定位方式。部分车企也在探索将关键定位孔放在工艺链最后在线冲出来，这样就能吃掉制造过程中的尺寸链累积误差。图 4 尾灯定位孔前后出现 0.7mm 稳定的高度差 图 5 某车型灯罩定位方式 3.5 外饰件本体零件问题 对于尾灯、尾门饰板、扰流板等在总装装配的外饰件，当其配合出现问题不能直观判断时，应首先使用“互换法”快速确认是否是外饰件本体问题，即将故障车上的外饰件汽车研发 Automobile Research and Development 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 88 拆下与好车的外饰件互换，看是外饰件本体问题还是车体问题，对比最好的车和最差的车差异在哪里；要量化外饰件对问题的影响，需要将零件上检具确认，在通用体系中，通常将外饰件装配在利用数模直接开发出的 TAC 整车检具上，模拟真实装配状态。3.6 外饰件装配引起的问题 外饰件定位不充分、员工螺栓打紧顺序不合理、也会导致外饰件装配后尺寸匹配不合，这类问题属于结构设计上的问题以及工艺人员问题，通常比较难解决，可以在装配时使用垫块、辅助安装工具等进行解决。3.7 尾门框区域钣金错位 尾门框钣金错位，会导致尾门框焊接边缘焊，胶条装配不牢漏水问题，同时影响其他安装点尺寸，尾门框钣金错位问题是一个比较综合复杂的问题，它与零件质量、焊接夹具、焊接顺序等等都有关联。此类问题应首先进行前三钻分析判定是否是零件问题，优先整改零件合格。通常，以上问题同时出现，导致尾门框尺寸匹配问题解决困难，这就需要多管齐下，一个一个解决，利用排除法或差异对比法，找到最终原因。在各个车身单件开发的同时，对各个零件的装配进行模拟，对各个零件的模拟装配结果配合零件的工艺成型能力制定零件的装配尺寸公差要求3。在实践中，用工装、设备难以保证尺寸合格和前后一致性的问题要进行归纳总结，向研发等有关部门输入经验教训，做设计防错，来保证制造的一致性。4、车身尾门装配尺寸控制改进 尾门框尺寸优化提升，可以从以下几个方面展开（1）钣金零件质量控制。关键零件尺寸变异，装配整车后很可能会产生一系列始料未及的问题，因此要减少零件尺寸的波动，提升零件质量的稳定性，要在 PCP 控制计划里对关键零件、关键匹配面进行日常监控和维护、要做PFMEA 分析、对易产生干涉的型面作优化。（2）工装一致性、稳定性提升。工装变异是导致尾门框尺寸变异的重要原因之一，导致工装变异的原因有螺栓松动掉落、工装碰撞变形、定位销磨损等，要避免工装问题引起的尺寸变异，要在设计阶段对工装进行强度校核、项目阶段做重复精度验证（同心圆实验）、生产运行阶段做预防性维修、TPM 全员生产维护以及三座标工装测量，工程师应该随时掌握最新工装测量数据，使其处于受控状态，在视觉技术已很成熟的背景下，应该将工装定位数据用视觉识别等新技术进行系统监控，使其具备数据可视化，发生变异预防性报警能力。（3）过程监控能力提升。整车三坐标测量由于耗时久，所以只能采取抽样检查，这无疑会丢失大量数据，所以基于“100%监测理念”的在线测量，必然是以后发展的一个趋势。尾门框上可以选取几个关键特征点，利用“激光测距原理”对其实现 100%的在线测量。（4）数据分析能力提升。检具测量、工装测量、三坐标测量、白光测量、在线测量、模拟块测量这些数据与下工序问题的关联性，这些数据彼此之间的关联性，还有很深的空间可以挖掘。制造产生的“大数据”也需要更好的方法、更好的工具来深入分析。通过对数据的分析，提前识别隐患，做到预防性解决问题。（5）外附件装配稳定性提升。随着零件制造水平的提升，对尾门框上的尾灯等零件在设计时可以采用“过定位”的方式，来提升装配稳定性；为了减少工厂在尾门框匹配尺寸上投入的人力和精力，零件可以在结构上做一些优化，来弱化间隙、段差。5、结语 以上内容阐述了汽车尾门框尺寸匹配常见问题及其解决方法，同时分析汽车制造当下存在的问题，浅析了汽车尺寸匹配提升的发展方向，总之汽车尾门框尺寸匹配问题的控制需要在产品设计、工艺规划、工装设计、安装工具制作、过程控制及人员操作等方面全面改进，希望为后续车型的开发和当下其他车型尺寸提升控制方面提供参考和借鉴。参考文献：1吴桂明,廖荣兴.面向车身尾门装配尺寸控制改进探讨J.中国高新技术企业,2015(12):30-31.DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.12.015.2王小海,张少雄,王志丹,陈善飞.汽车前脸感知尺寸工程控制方案与运用J.机电工程技术,2019,48(03):30-33+132.3胡俊舟，丁发.浅析汽车车身外观匹配J.模具制造技术，2013，（10）：80-84.4何芳菲,王俊杰,周世玉.FE 概念在汽车行业中的运用J.装备制造技术,2016(08):131-133.