一種新型尾門鉸鏈定位工裝

高順恩，孫 雷

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

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一種新型尾門鉸鏈定位工裝

高順恩，孫 雷

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

摘要：介紹了一種新型的尾門鉸鏈定位機構，通過產品分析、數模設計、數模模擬和實地驗證，確認了定位機構的可行性，滿足了鉸鏈的定位要求，從而確保了尾門安裝到車身后間隙和段差能夠滿足公司標準。

關鍵詞：尾門鉸鏈；定位；工裝

車門鉸鏈是鏈接車身與車門的重要零件，它的主要作用是保證車門與車身的相對位置，從而確保車門安裝到車身后間隙和段差能夠滿足公司標準。所以說鉸鏈定位的精確與否事關重大，不容忍視。鉸鏈定位夾具的設計要滿足鉸鏈零件在車門上的定位安裝要求，即設計的夾具可以很好的將汽車焊接零件定位好，保證良好的焊接質量；同時，夾具的設計也要滿足安裝要求：車門鉸鏈通過風槍安裝螺栓到車門或車身側，安裝完成后按產品設計要求打扭力和檢測扭力。此外，夾具的設計要符合風槍安裝鉸鏈時候的人機工程需要，有合適的操作高度，同時還有足夠的風槍操作空間。

本文通過某一車型尾門鉸鏈定位工裝的開發研究，深入分析尾門鉸鏈裝配過程中的要點和核心，綜合考慮定位和人機工程等關鍵要素，使設計達到最優，滿足生產線裝配生產需求。

1　鉸鏈機構分析

1.1鉸鏈定位點分析

如圖1所示：該鉸鏈通過兩根M8的螺桿與車門側相連接，通過一根M8的螺桿與車身側相連接，同時該鉸鏈可以繞中間的軸進行一定的旋轉。在本項目中，先通過風槍把鉸鏈安裝到車門上，之后再將車門掛到車身上。分析鉸鏈的加工工藝，了解鉸鏈控制尺寸的地方，結合定位要求，最終定下了如圖2所示的定位策略。

圖1　鉸鏈

圖2　鉸鏈定位點

1.2鉸鏈初始設計姿態確定

在夾具設計時，為了方便現場夾具的測量調整，通常要求夾具的調整方向與測量時建立的相對坐標系方向保持一致。假如測量時發現X坐標多了1 mm，就可以直接將該方向的墊片取掉1 mm，而不需要經過計算才能確定某一方向的調整量。

在拼臺設計時，首先需要確定的就是底板的位置，確定完底板的位置后，現場測量調整的三坐標方向就可以確定了。所以為了方便現場鉸鏈定位夾具的測量調整，將鉸鏈的初始姿態確定如下（如圖3所示）：鉸鏈車身側定位面平行于底板面，這樣就能保證鉸鏈定位夾具三坐標測量時調整方向與三坐標測量坐標系方向一致，方便夾具調整，減少測量調整人員的工作量。

圖3　鉸鏈初始姿態

2　鉸鏈定位夾具數模設計[1]

如圖3所示可以發現鉸鏈位于車門內，為了避免車門舉升和搬取車門時車門與鉸鏈定位夾具干涉，還需要設計一套伸縮機構，以確保鉸鏈安裝好后能把鉸鏈定位夾具退出車門外，同時分析鉸鏈定位策略（如圖2所示）時，可以發現鉸鏈上還存在壓緊點，因此鉸鏈定位夾具還需要一套翻轉夾緊夾具，用來壓緊鉸鏈。從而可以確認，鉸鏈定位夾具由兩部分組成：一部分為伸縮定位機構，另一部分為翻轉夾緊機構。

2.1伸縮定位夾具設計

2.1.1定位零件設計

通過分析鉸鏈的定位策略（如圖2所示），將鉸鏈的定位點分別集成在伸縮機構和夾緊機構上，伸縮機構上需要集成鉸鏈支撐、車身側鉸鏈兩側邊限位和車身側鉸鏈靠近車門邊緣處端面限位這幾個功能零件。

如圖4所示，鉸鏈托塊集成了鉸鏈支撐和端面限位兩種功能，兩側邊的限位塊實現了鉸鏈側邊限位的功能，通過限制鉸鏈的兩個側面就確定了鉸鏈Y的位置，通過鉸鏈托塊的卡槽就限制住了鉸鏈往車門外側移動的趨勢，也就是限制住了鉸鏈Z向的正方向，這樣一來就確定鉸鏈的位置，可以把鉸鏈平穩的放置在預設計位置。

圖4　鉸鏈定位工裝

2.1.2伸縮機構設計

如圖5所示，伸縮機構選用公司常用的一種機構。該機構主要由氣缸、氣缸安裝座、線性軸承、連接塊和導向軸等零件組成，精度主要由導向軸和線性軸承、連接塊之間的配合精度來保證，因此這幾個零件的加工要求都比較高：氣缸安裝座2的材料為45#鋼，硬度要求為HRC38-42；導向軸5的材料為45#鋼，硬度要求為HRC55-62，同時要高頻淬火；連接塊4的材料為45#鋼，需要進行調質處理；連接塊4與導向軸5的配合為過渡配合，孔的公差等級為H7，軸的公差等級為n7.因此，只要保證零件的加工精度，即可確保伸縮機構的定位精確可靠，即使由于長時間的高負荷作業導致的線性軸承磨損，只要更換線性軸承即可。在具體數模設計的時候，主要需要注意的是氣缸行程的選擇，確保機構收縮到位的時候，機構距車門邊緣的最小距離大于15 mm的安全距離，以免影響車門的舉升和搬取。

圖5　伸縮機構

最后，再設計一些小零件，將伸縮機構和定位零件兩者連接起來，伸縮定位夾具就完成了（如圖6所示）。

圖6　伸縮定位夾具

2.2翻轉壓緊夾具設計

分析鉸鏈定位策略可知（如圖2），翻轉壓緊夾具上需要集成鉸鏈壓緊和鉸鏈車門內側端面限位的功能。

在翻轉壓緊夾具設計過程中，需要著重考慮夾具氣缸旋轉點的選取：在夾具翻轉過程中，應注意避免鉸鏈壓塊與鉸鏈之間的干涉，分析之后可以確定氣缸的旋轉點必須高于鉸鏈壓塊端面的上端點，這樣才能避免鉸鏈壓塊在旋轉打開過程中與鉸鏈干涉（如圖7所示）；同時，還要確保夾具打開后距離車門的最小距離要大于15 mm的安全距離，具體原則為旋轉點距車門邊緣的距離要大于壓緊點、旋轉點之間最大距離值和安全距離值之和。

圖7　翻轉夾具氣缸旋轉點

將翻轉壓緊夾具的氣缸旋轉點確定好之后，剩下的夾具設計就不存在什么技術難點了，設計的夾具具體結構如圖8所示，翻轉壓緊夾具上氣缸1翻轉壓緊，通過鉸鏈壓塊一2的卡槽，就限制住了鉸鏈往車門內側移動的趨勢，即將鉸鏈Z的負方向限制住了；通過鉸鏈壓塊一2和鉸鏈壓塊二4的配合將鉸鏈壓緊并固定在門上，翻轉壓緊夾具和伸縮定位夾具相配合最終限制住了鉸鏈的X、Y、Z向，實現完全定位從而保證鉸鏈定位的準確性和穩定性，提高門總成的精度和白車身的裝配質量，減少返修，提高生產效率。

圖8　夾具總成

最后，該套夾具設計時還要注意讓開風槍的操作空間，例如M8的螺栓，風槍槍頭22~24 mm，再留下至少7 mm的安全距離，那么可以確定夾具零件離鉸鏈螺孔中心點的距離應保持在18 mm以上。

3　夾具現場測量調整

夾具的測量采用三坐標測量方法，以底板的四個基準孔中的其中三個為基準建立測量坐標系，將三坐標測量儀采集到的數據與數模設計值相比較，得出調整量；夾具調整是為了控制尺寸的公差，尺寸控制主要包括制定測點文件及測量計劃、規劃檢具和其他測量設備、樣車試制測試、量產后的車身數據收集與整理分析、持續質量改進，涉及到的控制要素主要為間隙和段差，重要性不容忽視[2]。

本文中介紹的該套夾具X、Y、Z三個方向上都設計有調整墊片，墊片有1 mm、0.5 mm、0.3 mm和0.2 mm四種厚度規格。現場測量調整的時候，各個方向的調整精度可以精確到0.1 mm以內，具體調整夾具精度的時候以滿足車身段差和間隙等公司標準要求為最終目標。

4　結束語

尾門鉸鏈作為尾門開關的關鍵零部件，其定位精確與否直接影響車身的外觀質量，影響到客戶使用過程中的滿意度，因此合理優化設計鉸鏈定位夾具至關重要。本文中介紹的尾門鉸鏈定位工裝現已成功運用，該結構簡單、定位精度高、調整方便、人機工程好，完全滿足了鉸鏈的定位要求。

參考文獻：

[1]聞邦椿．機械設計手冊[M]．北京：機械工業出版社，2010．

[2]楊思源，涂雄，李軍.尺寸工程在白車身制造過程中的應用[J].重慶理工大學學報（自然科學版），2012，26（06）：18-23．

中圖分類號:U468.2.1

文獻標識碼：B

文章編號：1672-545X（2016）04-0121-03

收稿日期：2016-01-02

作者簡介：高順恩（1990-），男，廣西賀州人，本科，車身工裝助理工程師，從事門蓋線夾具研發。

A New Type of Door Hinge Positioning Jig

GAO Shun-en，SUN Lei
（SAIC-GM-Wuling Automobile Co.，Ltd，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Abstract：This paper introduces a new type of the tail door hinge positioning，through the product analysis，mathematical model design，analog simulation and field verification，confirmed the feasibility of the positioning，can satisfy the demands of the hinge positioning，to ensure that the tail gate clearance after installation to the car body and segment difference can meet company standards．

Key words：the tail door hinge；positioning；tooling