微客掀背式尾門綜合尺寸分析及控制

韋春州，王 浩

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心，柳州 545007）

微客掀背式尾門綜合尺寸分析及控制

韋春州，王 浩

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心，柳州 545007）

隨著汽車在日常生活中的普及，客戶對汽車外觀的要求越來越高，整車外觀尺寸控制顯得日益重要。本文選取微車尾門區(qū)域，從實際制造及理論分析等各方面闡述了尾門綜合尺寸分析和控制。

行駛異響；關(guān)門力；（ DTSDimensional Technology Standard）；尺寸控制

1 背景

五門一蓋的安裝調(diào)整對于整車外觀間隙面差效果起著決定性的作用，是整車尺寸控制中難度較大的一塊。其中微車尾門較大，周圈的尺寸關(guān)系到與側(cè)圍、尾燈、后蒙皮、頂蓋等的匹配效果，匹配零件多，區(qū)域大，且關(guān)系到漏水、異響、關(guān)門力等諸多功能性的問題，故尾門區(qū)域的尺寸控制尤為復(fù)雜。本文以某微車為例，闡述分析尾門尺寸控制的方法。

2 尾門結(jié)構(gòu)、裝配工藝及尺寸控制要求

2.1 尾門結(jié)構(gòu)

圖1為某微車尾門示意圖，尾門由鈑金件尾門總成、門內(nèi)飾板及一些附件組成。其中對尾門周圈尺寸起主要作用的零件：1）尾門鉸鏈；2）氣彈簧總成；3）緩沖膠塞；4）限位器；5）門鎖扣總成。

2.2 尾門裝配工藝

2.2.1 車身裝配工藝

（1）方式一：將帶有鉸鏈總成的尾門直接掛到車身上，打緊螺母，此方式下車身鉸鏈安裝孔設(shè)計作為鉸鏈定位孔（如圖2所示鉸鏈M8螺母對應(yīng)車身直徑9 mm安裝孔），尾門與側(cè)圍、頂蓋的間隙面差由鉸鏈位置決定。這種方式操作簡易，但對鉸鏈尺寸精度及一致性要求較高，在供應(yīng)商水平一般的情況下，適用于對外觀要求不高的車型。

（2）方式二：車身的安裝孔設(shè)計為過孔（如圖3所示，鉸鏈M8螺母對應(yīng)車身直徑11 mm安裝孔），首先將安裝工具安裝在車身上（圖4方框所示安裝工具），一般位于尾燈罩位置，利用燈罩上孔做定位，然后將尾門放入安裝工具，這樣就建立了尾門包邊同尾燈、側(cè)圍匹配面尺寸關(guān)系，然后再打緊螺母。這種方式直接通過安裝工具來保證尾門區(qū)域間隙面差，包容鉸鏈制造及安裝偏差帶來的不穩(wěn)定因素，適用于外觀要求較高的車型。

2.2.2 總裝裝配工藝

裝配順序為：安裝氣彈簧→安裝緩沖膠塞→安裝門鎖總成→安裝尾門限位器→安裝尾燈→調(diào)整緩沖膠塞、尾門限位器。

總裝車間對尾門尺寸的主要影響在于尾門緩沖膠塞、限位器及門鎖扣的調(diào)整。

2.3 尺寸控制要求

外觀相關(guān)尺寸控制要求：（1） 圖5位置1：尾門與頂蓋間隙12±1.5 mm；（2）圖5位置2：尾門與側(cè)圍間隙5±1.0 mm，面差0±1.0 mm；（3）圖5位置3：尾門與尾燈間隙5±1.0 mm，面差0±1.0 mm；（4）圖5位置4：尾門與后保間隙8±2 mm。

功能相關(guān)尺寸控制要求：圖6中尾門密封面與尾門框膠條安裝邊距離關(guān)系到漏水及關(guān)門力大小，要求為12±1.5 mm。

以上控制尺寸在關(guān)聯(lián)零件及白車身控制到公差要求范圍內(nèi)的情況下，可以通過尾門鉸鏈安裝、膠塞緩沖長度、限位器及尾門鎖扣的調(diào)整來實現(xiàn)。緩沖膠塞具有一定的壓縮變形量，對于調(diào)整的要求不高。對于零件個體及白車身尺寸精度控制本文不再贅述，下面主要討論在尾門鉸鏈位置固定的前提下尾門限位器及尾門鎖扣的調(diào)整對尾門相關(guān)配合尺寸的影響。

3 可調(diào)整件調(diào)整行程設(shè)計

3.1 限位器行程設(shè)計

3.1.1 限位器的幾種形式

尾門通過鉸鏈、鎖扣及膠條等附件與尾門框連接在一起成為一個子系統(tǒng)。與前門、后側(cè)門相比較尾門一般會大很多，加之鎖扣與鎖體之間存在一定的間隙，不能起到固定尾門下部與車身的作用。故車輛行駛在起伏路上時，尾門下部會有較大的Y向竄動（X向由膠條支撐），進(jìn)而產(chǎn)生抖動異響。為了抑制這種抖動異響，需要在尾門下部增加車身與尾門之間的Y向聯(lián)系，尾門限位器就這樣產(chǎn)生了。

限位器一般由車身側(cè)限位器及尾門側(cè)限位器組成，當(dāng)尾門關(guān)閉時，兩側(cè)限位器貼合，抑制車輛行駛過程中尾門抖動。以下為幾種常用形式的限位器。

圖7形式的限位器由（1）尾門側(cè)限位器、（2）車身側(cè)限位器組成，鋼板沖壓而成，結(jié)構(gòu)簡易，自身無調(diào)整量，僅能通過調(diào)整在車身及門上的安裝位置來控制尾門的X、Y方向，且起來調(diào)整費時費力。這種形式限位器成本低、難調(diào)整，一般用在要求不高的低成本車上。

圖8形式限位器由（1）車身側(cè)活動限位、（2）尾門側(cè)固定限位器組成，其中車身側(cè)限位器由固定塊及彈簧連接活塊組成，活塊為楔形，故可同時控制X、Y方向。當(dāng)尾門關(guān)閉時，楔形活塊可以自動壓縮到合適的位置，保證與尾門側(cè)限位器貼合的同時，確保外部間隙面差合格。但此形式限位器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

圖9形式限位器由（1）車身側(cè)活動限位器，（2）尾門側(cè)固定限位器組成，其中車身側(cè)限位器由固定塊及活動塊組成，活塊為楔形，可以在固定塊上自由滑動，當(dāng)調(diào)整到正確位置后打緊固定螺栓邊組成一個固定的限位器。楔形的限位器可以同時控制尾門的X、Y方向。

3.1.2 尾門限位器行程設(shè)計

尾門限位器主要作用是抑制尾門與車身之間竄動，故尾門側(cè)與車身側(cè)的限位器需保證貼合，但是車身及尾門的限位器安裝點自身都存在一定的偏差，保證限位器貼合的同時可能會造成外觀尺寸超差，故限位器需設(shè)計一定的調(diào)整量來包容限位器安裝點的偏差，在功能與尺寸之間做一個平衡。

本文使用偏差分析軟件VisMockup計算某微車尾門限位器行程。VisMockup分析是對裝配變化進(jìn)行分析和預(yù)測的過程，這種裝配的變化基于裝配件公差、零部件集合尺寸和定位點配置。對于VisMockup的分析，首先要假定分析的基本條件：（1）所有零件都是剛性的；（2）產(chǎn)品制造工藝過程產(chǎn)生的公差符合正態(tài)分布，6σ范圍與公差范圍相符，均值在中間；（3）分析過程輸入零部件公差依據(jù)GD&T圖紙；（4）裝配過程按照設(shè)計工藝流程進(jìn)行；（5）仿真次數(shù)假定5 000臺份（制造模擬次數(shù)）[1]。

（1）偏差分析模型的建立

根據(jù)尾門定位方式及3-2-1原則，分別在白車身及尾門上取計算點如圖10結(jié)構(gòu)樹右側(cè)所示。依據(jù)尾門裝配方式建立裝配，測量點選取圖5中點2處尾門與側(cè)圍間隙及點3處尾門與尾燈面差。

公差的輸入：尾門及白車身BIW上安裝點及測量點依據(jù)GD&T圖設(shè)計要求的公差輸入。由于限位器屬于裝配件，故其公差可按照公差累積原理，將車身限位器安裝面公差σ1、限位器孔的位置公差σ2，尾門安裝面公差σ3、限位器孔形狀公差σ4公差代入公式，由1D計算方式計算:

其中，σ1=3，σ2=0.2，σ3=1，σ4=0.2，這些公差的確定分別根據(jù)車身精度控制要求、尾門總成面輪廓要求及限位器安裝孔的設(shè)計要求來確定，其它小的影響因素則忽略不計，即得到：

即Tout≈3.17，為設(shè)計方便圓整3.5并輸入Pointx3/Pointx4z作為尾門限位器公差。

（2）模型仿真運算

使用軟件運行所建立模型運行分析，模擬實際裝配5 000次后，計算結(jié)果如下：

運算結(jié)果顯示，按照理論公差計算，測量點2、3會有11.35%的概率間隙面差結(jié)果超出DTS要求，遠(yuǎn)大于理論要求5%，這是制造系統(tǒng)不能接受的。其中影響此計算結(jié)果的主要因子如圖12。

其中Ponitx4即尾門限位器尺寸偏差對測點處的間隙面差影響最大為47.44%。所以在此處賦予尾門限位器一定調(diào)整量，減少其尺寸偏差，可以明顯改善測點處間隙面差。

賦予調(diào)整量后演算：

通過1D計算限位器公差為3.5，現(xiàn)賦予其最小調(diào)整量3.5，以補償公差累積造成的尺寸偏差，即調(diào)整后限位器公差為0，輸入運算模型并重新進(jìn)行運算分析，分析結(jié)果如圖13。

運算結(jié)果顯示，按照限位器調(diào)整后尺寸公差為0計算，測點會有4.65%的間隙面差結(jié)果超出DTS要求，在理論要求5%范圍內(nèi)，滿足設(shè)計要求。說明賦予尾門限位器一定調(diào)整量后，對測點處間隙面差有利。繼續(xù)分析影響因子如圖14。

圖14顯示尾門限位器公差（Pointx4公差）已對測點處間隙面差影響程度減弱，而零件尺寸偏差成為主要因子，此時需要對零件質(zhì)量進(jìn)行提升。

綜上分析，得出結(jié)論為：針對此微車型，尾門限位器調(diào)整量需至少為3.5 mm以上，才能抑制尾門限位器尺寸偏差對尾門匹配的影響。

3.2 尾門鎖鉤調(diào)整量設(shè)計

在尾門限位器調(diào)整到正確位置尾門關(guān)上后，鎖鉤主要作用是扣住尾門，保證車身側(cè)限位器與尾門側(cè)限位器貼合，故已經(jīng)求出限位器調(diào)整量后，可以按照簡單的三角函數(shù)，求出在限位器活動范圍內(nèi)，鎖鉤的調(diào)整范圍。

即：

得：

所以尾門鎖扣調(diào)整量在3.74 mm以上即可以保證限位器功能。

4 某微車尾門調(diào)整的實際案例

某微車采用上文中圖9的第三種限位器形式，車身側(cè)限位器前后可調(diào)，選取同一批車車輛三臺進(jìn)行測量，車輛編號分別記錄為V1、V2、V3，在上文圖5位置2尾門與側(cè)圍間隙匹配邊選取上下各一點測量記做測量點M2-1、M2-2，位置3尾門與尾燈面差匹配面選取一個測量點記做M3，每臺車各測量左右兩邊數(shù)據(jù)。

通過調(diào)整車身側(cè)活動限位器從后到前不同位置，并調(diào)整鎖扣保證兩側(cè)限位器貼合。以限位器初始位置為0點，向車頭方向為正，調(diào)整取點1 mm、2 mm、4 mm位置；向車尾方向為負(fù)，調(diào)整取點-1 mm、-2 mm、-4 mm位置。記錄限位器不同位置時（-4、-2、-1、0、1、2、4）mm測點的間隙面差，來驗證前文的推論及演算是否正確。將數(shù)據(jù)記錄在圖表標(biāo)中如圖16（橫軸為限位器位置，縱軸為間隙面差測量值，圖中上下兩條粗實線為相應(yīng)間隙面差的公差要求范圍）。

由3臺車的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，限位器的調(diào)整對測點2-1的影響較?。?-1mm）。這與測點2-1 Z向位置靠近鉸鏈，與限位器距離較遠(yuǎn)有關(guān)，此處的間隙主要依賴于車身及門蓋自身精度。

由測點2-2位置測量數(shù)據(jù)可知，當(dāng)限位器位于最后側(cè)-4 mm位置時間隙值超差，隨著限位器向前調(diào)節(jié)，間隙值逐漸變小至公差范圍內(nèi)，限位器位于-2 mm~4 mm時間隙值均在公差范圍內(nèi)。但是當(dāng)限位器位置位于2、4 mm位置再向前調(diào)整時，間隙值基本再無變化，這與尾門框膠條對門的反作用力有關(guān)，此時向前調(diào)整限位器，并調(diào)整鎖扣使限位器貼合，會導(dǎo)致膠條壓縮量增大，造成開關(guān)門力過大。

測點3處的測量數(shù)據(jù)也反映了同測點2-2一致的現(xiàn)象，即限位器位于-2~4 mm時面差基本在公差要求范圍內(nèi)。限位器位于2 mm位置再向前調(diào)整時，面差值變化明顯變小。

由實車數(shù)據(jù)統(tǒng)計可得，限位器位于最后側(cè)至~-2 mm位置時，對于尾門中下部測點的間隙面差影響較大，當(dāng)限位器位于-2 mm~2 mm范圍內(nèi)時，間隙面差基本能保證在公差要求范圍內(nèi)。當(dāng)限位器從2 mm再向前調(diào)整時，受到尾門膠條反作用力及其他因素影響，對尾門的間隙面差貢獻(xiàn)不再明顯。

5 結(jié)論

尾門區(qū)域的尺寸控制影響因素較多，在白車身及尾門總成零件質(zhì)量都保證到位的情況下，還需要把限位器、鎖扣等附件調(diào)整到合適位置，才能保證整車外觀尺寸，及關(guān)門力、漏水等功能指標(biāo)的綜合平衡。對于限位器和鎖扣調(diào)整范圍的計算，也是前期尾門區(qū)域零件設(shè)計的一個不可或缺的工作?？傊侠淼脑O(shè)計、精確的零件及適當(dāng)?shù)恼{(diào)整綜合起來才能有一個較好的尺寸輸出。

[1]林忠欽.汽車車身制造質(zhì)量控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[2]何小佳.轎車白車身GD&T計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)的研究[J].機(jī)械設(shè)計與制造，2008.

[3]陳曉華,黃金陵.RPS在車身精度設(shè)計上的應(yīng)用[J].汽車技術(shù),2006,（6）.

[4]胡敏.轎車車身尺寸工程概述[J].上海汽車,2002.

[5]劉波.知識驅(qū)動的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究及相關(guān)軟件開發(fā)[D].吉林大學(xué),2007.

專家推薦

夏 洪：

本文基于正態(tài)分布原理、公差積累原理并使用偏差分析軟件VISMOCKUP，建立了一種掀背式尾門限位器行程設(shè)計方法，并對微客掀背式尾門綜合尺寸分析及控制具有一定指導(dǎo)意義。

Comprehensive Dimension Analysis and Control for Van's Liftgate Matching

WEI Chun-zhou, WANG Hao
(SAIC GM Wuling Automobile Co.Ltd, Liuzhou 545007, China)

With the civil popularity of automobile, aesthetic demand for vehicle appearance is becoming stronger.Accordingly, vehicle dimension control has become important.This paper will focus on van's lift-gate sub-system to analyze dimension design and production control.

door squeak; closing effort; DTS; dimensional control

U466

A

1005-2550（2014）05-0031-06

10.3969/j.issn.1005-2550.2014.05.007

2014-01-13