淺談轎車門蓋關鍵零件的定位及尺寸的調試方法（一）

尹雪松，吳錦文，李憲龍，張春梅

(奇瑞汽車股份有限公司，蕪湖安徽 240001)

1 概述

1.1 汽車門蓋匹配的重要性

顧名思義，匹配是以外觀為最終目的，顧客可視部位的外觀質量都是匹配涉及的課題，隸屬于車身尺寸系統工程領域，其好壞不但影響汽車的整體外觀質量，對汽車銷售也有著不可估量的影響力。

從車身來看，門蓋在整車中的地位十分重要，很多主機廠都調用大量的人力和物力來提升門蓋質量，或者是降低門蓋在交車中的質量問題；其次對于整車來講，門蓋匹配的好壞影響整車的風噪、四門閉合力及密封效果；再者，焊裝對車身的匹配外觀效果控制不好，將會直接影響總裝整車的下線，增加調整量，大大制約成本控制、產品質量以及產量的提升。

1.2 影響門蓋焊接與裝配尺寸的因素

從產品設計源頭來看，門蓋產品結構性的問題較為突出。由于產品設計人員對工藝性和工裝可行性考慮不足，再加上前期設計時沒有經驗豐富的工藝人員介入，往往后期的工藝實施困難重重；為了完成車身，結構影響車身功能、尺寸，方案解決只能是產品頻繁進行設變或更改工藝，大幅增加產品投入成本和生產調試周期。

從制造過程來看，采用何種工藝和工裝定位方案對尺寸的累積、公差的滿足相當重要，這就要求現場工藝與調試人員有相當豐富的經驗累積才能采用最優的方案：如何拆序，采用哪種焊接方式等；何種工裝定位方式更易保證產品尺寸，哪種方案檢具更合理，能真實反映產品狀態等。

焊裝生產規劃和工藝布置時，作為匹配關鍵件的門蓋和翼子板，單件制造偏差會導致焊接總成尺寸偏差大或干涉、多料；焊接變形影響總成的間隙平度；焊接錯位將導致無法裝配等。

門蓋焊接中的公差累積與車身是相同的，不同之處是考慮焊接后裝配在車身上的配合公差，這就需要工程部門對尺寸鏈進行分析和合理分配，提升焊接精度更好的滿足裝配精度。影響裝配尺寸精度的因素也是多方面的，除了上面的焊接精度，還有壓合尺寸、鉸鏈尺寸、裝配孔過孔尺寸，及車身裝配相關功能尺寸等等。

國內外很多汽車企業都大幅提高了制造水平，尺寸工程已經得到了廣泛推廣，通過尺寸計算將總成的尺寸鏈分解到它的目的是提升車身的制造質量，而如何更具體的實現這已制造水平，也是行業迫切需要突破的技術瓶頸。

另一方面，采用先進的裝配手段，在滿足裝車和調試的要求下，亦可以有效的降低對工藝的要求，比如前后門裝具，翼子板裝具，各種小型手持樣板夾具，采用工裝定位就可放大各種裝配過孔，完全依靠過孔來吸收公差，依靠裝具作為基準來裝配，達到很高的精度。

1.3 奇瑞公司門蓋匹配工作的開展介紹

奇瑞汽車股份有限公司經過數年的發展與技術的積累沉淀，在2008年年初，規劃設計院車身部（現更名為規劃設計一院車身二部）正式成立了匹配專業技術小組，以公司目前的發展狀況以及整個項目的運作及調試周期，重點是批量前如何更快的達到產品設計和制造要求，外觀匹配是重要的評價標準之一，目標就是不斷提高產品質量。匹配小組與產品設計部門、沖壓工藝部門、專業尺寸分析技術小組緊密配合，通過形成思路→方案實施→經驗總結→優化再實施的過程，使調試思路更趨于成熟和有效，再加上與行業專家的交流、學習，做到不斷突破和成長，從而保證了門蓋調試技術的更新和發展。

2 轎車門蓋和零件的結構介紹

2.1 門蓋功能簡介

四門兩蓋是車身上的重要組成部分，作為車身上的主要開閉件，其運動性與車身的配合性是設計人員重點要關注的方面。針對目前國家的法律法規對行人及成員保護的要求越來越嚴，其中對門蓋的要求占了相當重要的比例，比如對發蓋的規定關系到正面碰撞、人機工程、汽車前部凸出物的行人保護；又如翼子板的強度要求，安裝點的位置，適應低速碰撞的行人保護等，因此門蓋的結構性標準也越來越多，同時對門蓋的尺寸和配合也越來越高。門蓋在必須滿足法規方面設計要求的同時，也要在此規范內更大可能去適應現有的生產和工藝水平。

從功能、外觀、工藝結構及人機舒適要求來布置設計門蓋的結構，玻璃升降困難、四門下垂嚴重、四門密封不良及閉合力過大為公司門蓋系統三大重癥，嚴重影響了門蓋性能。

門蓋在車身中既是獨立的運動系統，又與車身密不可分，產品設計時，要對其進行必要的運動分析，像門蓋在開啟中與其配合件的最小配合間隙，這個應該是門蓋考慮到過孔的極限位置，運動性的校核還要考慮鉸鏈的運動性，鉸鏈與門蓋的角度將直接影響門蓋的閉合力，另外密封性與玻璃升降等也是必不可少的分析內容。

還有重要的一項產品設計部門往往忽略，那就是門蓋的尺寸性，這個是保證門蓋功能的必要要求；在門蓋總成檢具上（檢具上的檢測基準孔的公差是±0.05，基準面的公差要求是±0.1），對壓合后的門蓋總成公差要求是±0.7 mm，整車的水平下，平度影響內間隙和相互配合的外觀平度，間隙影響外觀間隙，門蓋的良好的結構性就是在不影響強度的情況下，盡最大可能保證焊接后使門蓋的尺寸性得到滿足，使門蓋在與車身配合中協調流暢、過渡平順，可見其尺寸穩定性在匹配質量中多么重要。產品將數據下發到工藝部門后，工藝部門便要反饋的尺寸問題，便是將整車的公差分配到總成和單件上，用來指導工藝部門（沖壓、焊裝）結合這個尺寸分析，來協調產品部門制定合理的公差值。

2.2 門蓋結構類型

在車門開發早期，即車型開發的規劃階段，必須定義所要開發車型的車門屬于那種類型，在行業中，有些主機廠是根據車型的等級來確定使用四門的結構，而有些是根據自身技術積累和工藝水平來確定四門結構。本章旨在分析現有各種車門類型的特點以及選擇依據。

2.2.1 整體式車門

整體式車門拆解如圖1所示。

圖1 整體式車門拆解圖

結構特點：內外板是整體式結構。

優點：由于整體式車門的內外板是一體式的，所以其窗框部分的造型不受限制，可以由造型師設計出視覺效果良好的車門。

缺點：（1）由于車門內、外板是整體式結構，在沖壓前所需的板料尺寸大，沖壓后廢料無法實現再次利用，同時在窗框部分結構復雜，所以成本高；（2）車門上框部分結構強度低，關門時振動大，聲效差。

2.2.2 分體式車門

分體式（輥壓式）車門拆解圖如圖2所示。

圖2 分體式（輥壓式）車門拆解圖

結構特點：車門本體由車門外板、車門內板及窗框構成；一般采用輥壓成型工藝生成車門窗框，然后與內板焊接，最后與外板壓合或焊接成車門焊接總成。

優點：（1）由于車門內、外板件的尺寸減小，且結構簡單，制造成本低；（2）車門窗框是獨立部件，可以實現高強度，從而減小關門時的振動，關門聲效好；（3）車門窗框有利于密封安裝，從而提高車門防振、減噪的能力；（4）窗框較窄，視野性好。

缺點：（1）車門窗框部分受成型工藝的限制，要求其各截面基本相同，從而限制了車門造型的自由度；（2）裝配精度對整個車門的裝配精度影響大，尤其是焊接后總成的平度，及裝車后前后門間，前后門上段與側圍間的配合；（3）容易形式大小門狀態和前后門匹配上段間隙、面差不均。

輥壓上段與門內板焊接部位，精度要求高，出現配合不良、焊接扭曲等都會導致上段焊接后精度差，具體的上段定位方式在第三節進行講解。

2.2.3 混合式車門

混合式車門拆解圖如圖3所示。

圖3 混合式車門拆解圖

結構特點：先將窗框焊接在分體式車門內板上，再與整體式車門外板或分體式車門外板壓合成車門總成。

優點：該種車門既具有整體式車門造型自由的優點，又具有分體式車門關門效果好、密封性好的優點。

缺點：（1）由于造型要求，成本較高；（2）上段與側圍外板要依靠壓合來保證尺寸，影響上段的配合與門窗框護板的配合狀態。

3 門蓋結構尺寸控制要素與夾具定位

3.1 門蓋典型結構的尺寸控制要求

3.1.1 四門內板開口尺寸

四門內板結構為“U”型開口結構，沖壓件拉延成型，但是由于沖壓件結構的回彈（Springback），結構的開口大小將直接影響壓合后的總體尺寸。

先談談對壓合尺寸影響的幾大因素：

（1）產品設計。包括內外板的間隙與外板翻邊的高度，也就是內外板的竄動量，目前最有效的壓合定位方式就是內外板在壓合中，即內外板都定位受控的情況下，將內外板進行固化處理，防止壓合后的內外板竄動，如采用在壓合模中套入電磁感應線圈，壓合保壓時進行固化的方式；另一種方案就是壓合后通過機械手取件送到感應固化夾具上進行固化，以此來保證內外板壓合后的相對位置變化，也能防止內外板的竄動，有效控制車門的穩定性和精度。

（2）內板開口尺寸。內板的開口尺寸變化帶來的 影響如圖4所示。

圖4 內板的開口尺寸變化帶來的影響

圖4b是內板開口尺寸在理論的狀態下，內外板間隙L1=1.0 mm，當內板的開口尺寸變大后，內外板的間隙變成了L2，從圖上很明顯的看出，內板開口尺寸的變大，導致外板翻邊與內板的間隙變小L2＜L1=1 mm，將會影響包邊的精度。

內窗框加強板對內板開口尺寸的影響。與門內板連接的視覺如圖5所示，結構如圖6所示。圖6a此種內板窗框加強板與內板的連接采用對接方式，此方式對內板開口影響很大，對內板精度和內板窗框加強板的精度要求高，這種U型結構反彈量將會影響焊接后的尺寸。

圖5 與門內板連接

為了能保證內板開口尺寸的穩定性，首先產品設計中要盡量避免使用此結構。推薦使用的連接方式是圖6b，內板與窗框加強板采用搭接，內板的x向不但避免的焊接，同時y向的焊接對內板的開口尺寸沒有影響，可以很好的保證內板焊接成總成后的開口尺寸。

3.1.2 外窗框加強板的連接形式

（1）與內板總成焊接。

外板窗框加強板與內板總成進行焊接，搭接方式基本是采用與外板進行搭接的形式，如圖7所示，然后再與外板進行包邊、焊接。

圖6 連接結構

搭接的方式也可采用一邊搭接一邊對接的結構，外板窗框加強板是通過在玻璃導軌上燒焊，來增強外窗框的穩定性。

（2）與外板焊接。

如圖8所示的混合式車門的門外板總成，這種結構就是通過夾具定位外板及窗框加強板然后進行點焊，再將內外板總成進行包邊。對外板的定位一般選擇門外開把手處定位，或者采用外板翻邊輪廓進行定位。

對于總成還需要進行內板板固定，即進行內外板的焊接，此道序要對內外板的開口尺寸進行控制，焊接后的總成可保證內外板開口尺寸的精度。

圖7 與外板進行搭接

圖8 混合式車門的門外板總成

圖9 夾具式樣截面

內外板窗框開口的夾具控制方案的夾具試樣截面如圖9所示。外板窗框加強板在與內板焊接時，通過SHIFT定位基準，控制開口尺寸，可做成標準塊一體的，但是磨損比較大，且調試不方便；也可設計成上下可調的活動基準，如圖9中塞塊設計。重點是保證焊接時，對開口進行充分控制。

3.1.3 混合式車門上段護板配合

混合式車門形式需要總裝裝配窗框護板，前后門的平度和間隙都讓調試人員頭痛，有護板的結構，裝配定位方式有以下幾種：

（1）以x、y向作為基準：y向作為貼合基準，通過x向一邊卡住（由于此處卡邊部位是焊接邊，要保證焊接質量，防止變形），同時另一邊采用x向自攻釘打緊的方式，與上窗框加強板x向貼合。這種結構對前后門的y向一致性要求高，尤其是總成在檢具上上段的檢測要很嚴格，同時x向不可調整，也就是間隙也難以調整；對于這種結構，目前調試時多是控制沖壓件的尺寸精度，門總成要加測相關因素，并對前后門的測量數據進行配合分析，或依據裝車一致性的問題點進行整改沖壓件，夾具上要重點控制上窗框加強板與內板焊接時的一致性，要控制護板在裝車的基準在夾具上的狀態。

（2）x向通過基準貼合，y向自攻釘打緊，要保證前后門的配合，也同樣需要保證其y向平度和x向間隙，焊接上窗框加強板是要防止x向基準的焊接變形，要有效的避讓焊點。

上段護板的配合重要的匹配要點是保證前后門外板直至護板的平度、間隙的均勻度。重要的一點是定位、裝配在與外板無關的上窗框上，考慮縮短公差尺寸鏈，目前沒有特別有效的辦法，除產品設計優化結構外，也可采用有效的裝具來為護板的裝配提供基準，至于護板配合處的DTS，建議要給定的要微大于四門外板的配合公差。