一種汽車前端模塊定位方式探討

費(fèi)文錚，朱彬

(廣州汽車集團(tuán)乘用車有限公司技術(shù)中心，廣東廣州 511434)

一種汽車前端模塊定位方式探討

費(fèi)文錚，朱彬

(廣州汽車集團(tuán)乘用車有限公司技術(shù)中心，廣東廣州 511434)

前端模塊是保證整車前圍外觀匹配的基礎(chǔ)，前端模塊定位精度會(huì)影響整車美學(xué)感知。參考整車裝配設(shè)計(jì)打斷尺寸鏈、減少尺寸鏈環(huán)的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，結(jié)合在整車品質(zhì)培育過程的實(shí)踐體會(huì)，從前端模塊定位分析、白車身安裝點(diǎn)精度提升、前端模塊定位改善方案、前端模塊安裝夾具調(diào)試及維護(hù)等方面探討了前端模塊的定位方式。

前端模塊；定位方式；精度提升

0 引言

隨著汽車造型發(fā)展趨勢(shì)復(fù)雜化，前圍外觀出現(xiàn)多棱線、多弧形、長(zhǎng)亮條配合，前端模塊定位穩(wěn)定性要求越來越高。前端模塊的定位，以保證前圍外觀配合為目的，包括發(fā)罩與格柵亮條的間隙段差、格柵與前大燈的間隙段差等，涉及前端模塊在安裝夾具上的定位方式、安裝夾具在白車身的定位方式、白車身安裝點(diǎn)的精度、前端模塊安裝夾具的調(diào)試和匹配、前端模塊安裝夾具的測(cè)量及維護(hù)等。新車型導(dǎo)入階段，確定前端模塊的結(jié)構(gòu)及其定位方式，能夠避免后期尺寸精度風(fēng)險(xiǎn)，決定了后續(xù)整車前圍品質(zhì)培育的工作重心。

1 前端模塊的定位分析及改善

現(xiàn)在以一種塑料方形框架結(jié)構(gòu)的前端模塊為案例，從前端模塊夾具的定位方式、尺寸鏈計(jì)算、夾具穩(wěn)定性幾個(gè)方面分析前端模塊的定位及改善方案。

一般情況，前端模塊都是通過夾具安裝在車身上，以保證前端模塊安裝的位置度和穩(wěn)定性。前端模塊夾具不僅需要實(shí)現(xiàn)裝配功能，也需要滿足定位功能。

前端模塊在夾具上的定位必須遵循6個(gè)自由度的原則。如圖1所示，雖然使用兩顆銷定位X方向，但是由于前端模塊零件厚度只有3 mm，前端模塊下端X向存在定位不穩(wěn)定問題，需增加X向的定位塊X3、X4以避免旋轉(zhuǎn)，如圖2所示。只有在滿足3-2-1原則的情況下，才能保證前端模塊定位的穩(wěn)定。

圖1 前端模塊在夾具定位示意圖(改善前)

圖2 前端模塊在夾具定位示意(改善后)

前端模塊夾具在車身上的定位需要從全局出發(fā)，夾具的定位盡量避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，減少尺寸鏈和公差累積，直接保證尺寸功能。

根據(jù)圖3并結(jié)合表1，運(yùn)用蒙特卡洛公差分析方法進(jìn)行尺寸鏈計(jì)算可得，裝配公差3σ=±2.1 mm。若前端模塊安裝夾具和發(fā)動(dòng)機(jī)罩安裝夾具共用一個(gè)定位孔，根據(jù)圖4和表2，尺寸鏈計(jì)算結(jié)果為3σ=±1.2 mm。從尺寸鏈環(huán)和計(jì)算結(jié)果來看，兩套安裝夾具共用一個(gè)定位孔，減少了2個(gè)尺寸鏈環(huán)，避免了車身精度波動(dòng)帶來的影響，優(yōu)化了外觀匹配問題，有利于保證發(fā)動(dòng)機(jī)罩與格柵亮條間隙段差的穩(wěn)定性。

圖3 不共用定位孔尺寸鏈環(huán)

變量零件/工藝描述公差/mmA1格柵亮條尺寸邊界精度±07A2前端模塊尺寸注塑基礎(chǔ)公差±07A3前端模塊夾具精度裝配基礎(chǔ)公差±02A4發(fā)動(dòng)機(jī)罩安裝夾具精度裝配基礎(chǔ)公差±02A5前端模塊夾具定位孔尺寸焊接基礎(chǔ)公差±10A6發(fā)動(dòng)機(jī)罩安裝夾具定位孔尺寸焊接基礎(chǔ)公差±10A7發(fā)動(dòng)機(jī)罩總成焊接基礎(chǔ)公差±07

圖4 共用定位孔尺寸鏈

變量零件/工藝描述公差/mmA1格柵亮條尺寸邊界精度±07A2前端模塊尺寸注塑基礎(chǔ)公差±07A3前端模塊夾具精度裝配基礎(chǔ)公差±02A4發(fā)動(dòng)機(jī)罩安裝夾具精度裝配基礎(chǔ)公差±02A5發(fā)動(dòng)機(jī)罩總成焊接基礎(chǔ)公差±07

前端模塊夾具在車身上Y向的定位，采用了Y向自動(dòng)對(duì)中結(jié)構(gòu)，如圖5所示，該結(jié)構(gòu)能夠吸收車身Y向波動(dòng)導(dǎo)致的偏差，更加容易保證前端模塊安裝的一致性。

圖5 Y向自動(dòng)對(duì)中結(jié)構(gòu)

前端模塊夾具的設(shè)計(jì)，需要考慮夾具的重心，避免夾具在車身的定位旋轉(zhuǎn)，保證前端模塊安裝的穩(wěn)定性。

2 車身安裝點(diǎn)精度提升

前端模塊通過夾具安裝在車身上，白車身上夾具定位點(diǎn)的精度及穩(wěn)定性決定了前端模塊的位置及其周邊零件的配合情況。

案例：如圖6所示，某車型前端模塊Z向定位孔設(shè)置在前端板上，前端板焊接在外購(gòu)零件前縱梁上，經(jīng)過前機(jī)艙、地板總成、白車身焊接，前端模塊夾具定位孔偏差累計(jì)嚴(yán)重，夾具定位一致性難以保證。

圖6 前端板裝配關(guān)系

目前部分車型通過激光切割的方式提升前端模塊Z向定位孔精度。在白車身總成焊接的最后工位，使用激光設(shè)備將前端板與白車身搭接型面切割，消除前工序公差累積影響，最后工序焊接前端板，直接保證了前端模塊夾具Z向定位孔的精度。該方案需要投入激光設(shè)備、機(jī)器人和自動(dòng)線夾具等設(shè)備，投資成本較高。

3 前端模塊定位方式改善方案

現(xiàn)參考整車裝配設(shè)計(jì)打斷尺寸鏈、減少尺寸鏈環(huán)的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，探討一種通過L形支架結(jié)構(gòu)改善前端模塊精度的定位方式。如圖7所示，為避免前工序的公差累積，增加一個(gè)L形支撐支架，該支架與前縱梁通過X向型面搭接，利用Z方向的長(zhǎng)圓形安裝過孔吸收前工序公差累積，通過焊裝裝配線夾具固定在白車身上，利用Z向型面直接定位前端模塊，避免了前端模塊夾具偏差和定位旋轉(zhuǎn)等問題，打斷尺寸鏈環(huán)，直接保證前端模塊Z向安裝功能。當(dāng)整車前圍零件精度超差時(shí)，也可以調(diào)整裝配線夾具的墊片，適配調(diào)整L形支架位置，快速應(yīng)對(duì)前圍外觀配合問題。

圖7 L形支架定位示意

L形支架的方案投資成本低，對(duì)生產(chǎn)線和車身結(jié)構(gòu)的限制少，前端模塊安裝穩(wěn)定性和一致性較好，能夠及時(shí)解決前圍外觀配合問題，有效保證生產(chǎn)品質(zhì)。

4 前端模塊夾具調(diào)試與檢測(cè)

前端模塊夾具定位機(jī)構(gòu)需要使用墊片可調(diào)整，以吸收零件、白車身和夾具公差累積導(dǎo)致的偏差，滿足品質(zhì)培育階段的適配調(diào)整需求。調(diào)整墊片規(guī)格一般為1、0.5、0.3和0.2 mm。

前端模塊夾具適配調(diào)整后，需記錄調(diào)整量，固化現(xiàn)有夾具精度，并進(jìn)行日常點(diǎn)檢和維護(hù)。圖8為一種前端模塊夾具精度檢測(cè)設(shè)備。該設(shè)備通過模擬前端模塊夾具的定位塊和定位銷，快速確認(rèn)夾具精度是否合格，作為夾具異常恢復(fù)和檢測(cè)的基準(zhǔn)。當(dāng)夾具定位銷出現(xiàn)異常或需要檢測(cè)定位銷精度時(shí)，將夾具放置在設(shè)備上，若定位銷不能進(jìn)入設(shè)備的檢測(cè)孔，說明定位銷精度出現(xiàn)偏差，需調(diào)整墊片恢復(fù)定位銷精度，若定位銷能夠順利進(jìn)入檢測(cè)孔說明夾具精度合格。

圖8 前端模塊夾具精度檢測(cè)設(shè)備

5 結(jié)束語(yǔ)

前端模塊定位方式需要在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行充分考慮，確定合理的定位結(jié)構(gòu)，減少尺寸鏈環(huán)節(jié)，也需要在品質(zhì)培育階段采用先進(jìn)的分析技術(shù)和測(cè)量設(shè)備進(jìn)行綜合控制，如力學(xué)CAE分析、尺寸鏈3DCS校核、尺寸偏差大數(shù)據(jù)實(shí)施研究等，以更加有效地保證前圍尺寸精度和整車外觀商品性。

[1]石振東.尺寸鏈理論及應(yīng)用[M].哈爾濱:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,1993:165-169.

DiscussiononthePositioningModesofAutomobileFrontEndModule

FEI Wenzheng，ZHU Bin

(Technology Center Department，Guangzhou Automobile Group Motor Co.，Ltd.， Guangzhou Guangdong 511434，China)

The front end module is the basis to ensure the appearance matching of the front of the vehicle, and its positioning accuracy will affect the vehicle’s aesthetic perception. Referencing the design trend of breaking dimension chain and reducing dimension chain loop in vehicle assembly,combining with the practice experience in the process of cultivating vehicle quality,the positioning modes of the front-end module were explored from the points of front-end module positioning, BIW installation point accuracy improvement, front-end module positioning improvement scheme, front-end module fixture installation commissioning and maintenance.

Front end module; Positioning modes; Accuracy improvement

U46

B

1674-1986(2017)11-047-03

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.11.011

2017-07-20

費(fèi)文錚(1975-)，女，學(xué)士，工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)械類(尺寸工程)。E-mail：feiwz@gacmotor.com。