翼子板不同基準體系探討

梁武生　張義東　鄧儒成

【摘 要】我國汽車產業發展迅猛，汽車使用越來越普及，客戶對汽車外觀的要求越來越高，而翼子板在汽車外觀中占有舉足輕重的地位。文章通過對幾種不同的翼子板基準體系進行分析和對比，探討一種在檢具上具有良好重復性，能準確測量翼子板單件偏差及對后續裝配具有指導意義的翼子板基準體系方案。

【關鍵詞】翼子板；偏差；基準體系

【中圖分類號】TG386 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）03-0046-03

目前，我國已成為世界最大的汽車市場，汽車使用越來越普及。人們在購買汽車時對汽車的質量提出了更高的要求，特別是汽車的“顏值”，會第一時間影響客戶對汽車的整體觀感和購買意向。在這種大環境下，為了搶占汽車市場份額，很多汽車主機廠對汽車“顏值”的重視程度也來越高。汽車主要由車身、內外飾件、底盤件及電氣設備等組成，其中車身和內外飾件是客戶看到的汽車的第一眼，汽車“顏值”就構成了客戶對汽車認知的第一印象。而內外飾件都是裝配在車身上的，除了造型因素外，車身制造精度的好壞決定了汽車的“顏值”高低。

1 翼子板對整車裝配的重要性

汽車車身是由數百個沖壓鈑金件經過數十道工序焊接裝配而成。車身的鈑金件主要包括結構件和外覆蓋件兩大類。其中，外覆蓋件包括頂蓋、左右側圍、五門一蓋和左右翼子板。這些外覆蓋件決定了汽車的主體外觀，同時也在很大程度上影響整車的風噪、密封性、NVH性能等，因此汽車外覆蓋件單件產品的質量及其裝配精度直接影響整車的質量，單件成品質量控制是汽車車身生產的關鍵控制項。汽車外覆蓋件的單件質量狀態的評判標準主要有2個：一是表面質量，即實際零件棱線是否清晰，零件表面是否流暢、光滑。二是尺寸，即實際零件尺寸狀態與設計數模尺寸是否符合；其中，零件的實際尺寸狀態對整車質量至關重要，尺寸狀態良好的單件成品可以制造出狀態良好的分總成，從而在裝配整車時，各分總成能順利搭接，且裝配后各零件間無內應力相互作用，能較好地滿足整車的各項功能。尺寸狀態不好的沖壓單件，會直接影響各分總成的拼焊及整車的裝配，嚴重的可能會造成部分汽車功能無法有效實現。在車身外覆蓋件中，翼子板與側圍A柱、前門、前保險桿、前大燈和發動機蓋都有直接的配合關系（如圖1所示）。翼子板與周圈零件的配合質量成為影響整車“前臉”DTS（Dimensional Technical Specification）的關鍵因素。為此，在各汽車主機廠的質量管理體系中（GCA/AUDIT等），翼子板及其周圈配合區域始終占有較大的分量。然而，由于翼子板本身具有形狀不規則的曲面、與周圈零件搭接配合復雜、自身剛性差等特點，導致其與相關區域的配合尺寸精度難以控制，特別是翼子板與前大燈間隙一致性及翼子板與前保險桿的間隙段差配合一直是汽車新項目尺寸開發中的控制難點。翼子板單件尺寸狀態及其裝配質量直接決定了整車“前臉”DTS表現。導致翼子板及其周圈區域配合尺寸不合的原因主要包括翼子板單件自身的尺寸偏差，主要沖壓件本身配合型面的偏差及其安裝點的偏差；白車身上翼子板定位安裝點的偏差，即白車身在焊接制造過程中累計下來的偏差；定位工裝的偏差，即翼子板安裝工具的定位偏差和工裝使用過程中由于磨損造成的偏差。

這些偏差源都是客觀存在的，實際生產中無法消除，而且在實際生產中，要減小以上3個偏差往往需要大幅地增加生產成本。因此，寄望消除這3個偏差源來提高翼子板的裝配質量是不現實的。我們通過對翼子板的定位體系進行優化來減小整個制造過程中的偏差對最終裝配偏差的影響，是提高翼子板裝配質量的主要方向。簡而言之，我們需要尋找一種合適的翼子板定位體系，確保翼子板單件可以準確地測量單件尺寸，同時重復性良好，而且這種基準體系需要與翼子板裝配工藝及翼子板安裝工具定位體系一致，確保整個過程的基準一致性（Datum Coordination），從而達到減少生產過程偏差對整車裝配質量的影響。

2 翼子板常見的基準體系

按照一般剛體所采用的“六點定位原則”，沿X、Y、Z軸的平動和繞X、Y、Z軸的轉動被限制后，則空間位置的不確定性也就被消除了。它要求在零件最大投影面積上布置不在同一直線的3個定位基準；在面積次大的投影面積上布置2個定位基準；在面積最小的投影面上布置1個基準以形成“3-2-1”的定位布置，完全控制翼子板的6個自由度（如圖2所示）。為了保證定位的穩定性，點之間的距離應盡可能地大。這6個定位點的位置分布，最終將會影響翼子板裝配過程對于零件單件尺寸偏差的敏感程度。但由于翼子板剛性差，實際生產中不能把它直接視為剛體來考慮。6點定位并不能完全準確地把翼子板這種形狀較大且剛性差的薄板件完全定位在檢具上。為了保證翼子板在檢具上檢測的準確性和重復性，翼子板基準布置除了遵循“3-2-1”原則外，我們往往需要增加一些輔助基準來確保翼子板能準確定位在檢具上，實現零件尺寸的準確測量。

2.1 翼子板的一種基準體系

圖3是一個常見的翼子板的定位布置。定位基準A、B、C、D是按所控制翼子板空間自由度“3-2-1”形式布置的，其中A1-A9基準控制翼子板沿車身坐標系Y軸方向（左右）的平動和翼子板沿X軸和Z軸的旋轉，即控制了裝配后翼子板與前門、A柱和前保險桿的面差及翼子板與發動機蓋的間隙；B1-B2基準控制控制翼子板X方向（前后）的移動及Y向的旋轉，即翼子板與前門、A柱的間隙；C1-C2-D基準控制翼子板Z方向（上下）的尺寸，即翼子板與前保險桿、前大燈之間的間隙及翼子板與發動機蓋的面差。這種定位體系可以穩定地把翼子板裝配到檢具上實現檢測，但C1、C2所在型面剛性差，沖壓成型后這個型面很容易回彈，在以往的項目中即使沖壓通過反復進行模具調試也無法保證C1、C2所在型面能完全與基準點貼合。此時，就無法保證翼子板前端與前大燈和前保險桿配合區域上檢具檢測的準確性和良好重復性，也就不利于翼子板裝配質量的提升和提高整車“前臉”DTS符合率。

2.2 翼子板的第二種常見基準體系

圖4是第二種常見的翼子板的定位布置，其中A1-A9基準控制翼子板沿車身坐標系Y軸方向（左右）的平動和翼子板沿X軸和Z軸的旋轉，B1-B2 2個孔控制翼子板X方向（前后）的移動及Y方向（左右）的旋轉，C1-C2基準控制翼子板Z方向（上下）的移動。在這種定位體系下，C1、C2與上述第一種基準體系一樣，受型面剛性差、易回彈的影響，導致翼子板檢測的準確性和重復性都不是很理想。同時，控制翼子板X方向（前后）的移動及Y向的旋轉B1、B2基準，如果在車身裝配時，這2個孔也是設計為裝配時的定位孔，則翼子板的X向位置受車身上B1、B2對應安裝點的精度影響很大，而且現在很多車型門蓋裝配的順序是從后往前裝，即按后側門總成—前門總成—翼子板的順序來裝配。此時很難確保后側門與側圍、前門與后側門、翼子板與前門這3處匹配間隙的一致性。如果B1、B2 2處在翼子板裝配時不是設計為裝配自定位基準，則會導致翼子板單件上檢具檢測基準與翼子板整車裝配基準不一致，不符合基準一致性原則，同樣不利于翼子板裝配問題的分析和解決。

2.3 翼子板的第三種常見基準體系

圖5是第三種常見的翼子板的定位布置，其中A1-A9基準控制翼子板沿車身坐標系Y軸方向（左右）的平動和翼子板沿X軸和Z軸的旋轉，B1-B2控制翼子板X方向（前后）的移動及Y向的旋轉，C1-C2 2個孔基準控制翼子板Z方向（上下）的移動。在這種定位體系下，直接選用翼子板和前門配合的棱邊作為X向的定位，可以有效地降低單件X向尺寸波動對整車翼子板和前門間隙的影響。同時，孔位精度肯定比薄板件型面精度高，選用C1圓孔和C2槽孔作為翼子板的Z向定位，翼子板單件在檢具上可以準確地測量單件的偏差，能有效地推動單件尺寸狀態的提升，而且基準體系的準確、可靠可以使翼子板獲得良好的測量重復性。在這種基準體系下，翼子板C1、C2 2處孔同時設計為其裝配時的Z向定位孔，在翼子板裝配時使用安裝工具限制翼子板X方向及Y向，然后優先打緊C1、C2 2處安裝孔的螺栓，此時就可以把翼子板相對準確的打緊到車身上。此時，再把其他的安裝點打緊，即可完成翼子板的裝配。在這種基準體系下，避免了由于翼子板型面回彈對裝配質量的影響。假設出現裝配問題時，可以直接通過對翼子板單件測量數據和車身上翼子板安裝點的CMM數據快速進行判斷、分析，從而實現翼子板裝配問題的快速解決。

通過對上文3種不同的翼子板基準體系的分析和對比發現，第三種基準體系在實際生產中對翼子板單件的尺寸測量更準確且重復性更好，同時對翼子裝配質量問題的分析和解決都更有利。而且，這種基準體系經過幾個新車型項目的驗證證明對翼子板尺寸控制開發確實有效，對相同結構的翼子板具有借鑒意義。

3 結語

翼子板基準體系選用的根本目標在于通過這套基準體系可以在檢具上精確地獲取單件的尺寸數據，從而有效地提升翼子板單件尺寸質量，同時這套基準體系必須與翼子板裝配工藝對應，這樣才能達到基準一致，減少生產過程其他偏差累積對翼子板裝配的影響，提高翼子板的裝配質量，從而達到減少過程偏差對整車裝配的影響。

參 考 文 獻

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[責任編輯：鐘聲賢]