加油門蓋板與側件鈑金外觀縫隙匹配分析

王子龍

（上汽大眾汽車有限公司長沙分公司）

尺寸工程又叫尺寸管理，是以既定或預期的制造能力為出發點，開發合理的定位、合理分配和制定公差、設計恰當的加工和裝配工藝，以使產品達到既定的匹配和功能要求。汽車縫隙配合研究是尺寸工程一項非常重要的工作，縫隙配合是汽車外觀美學的重要組成部分，其好壞直接影響了客戶對于整車質量的評價[1]。加油門外蓋板與側件鈑金外觀縫隙匹配出現的兩側縫隙不均缺陷，已成為起步生產階段重要的外觀匹配問題。針對生產現場的實際困難和問題，文章運用尺寸工程及尺寸鏈分析的方法，從目標零件配合公差及定位入手，對該問題進行了分析，探討定位方式及各工藝環節定位基準的一致性、對間隙配合的影響，從尺寸工程角度給出了保證間隙配合的優化方案。

1 問題描述

由于加油門蓋板面積較小，其與鈑金側件的左右2條縫隙處于人眼的同一視野中，因此并不大的縫隙落差，也會在視覺上對客戶精致感知有明顯影響。

以某車型為例，其起步生產階段，加油門蓋板與側件的外觀縫隙匹配，出現兩側縫隙落差大的問題。目視效果呈整體單邊趨勢，缺陷趨勢前大后小。

根據整車外觀縫道匹配設計標準：加油門蓋板與側件縫隙理論上即存在0.2 mm 的落差，縫隙公差均為±0.5 mm，匹配圖如圖1 所示。

圖1 加油門蓋板與鈑金側件間隙匹配圖

根據整車奧迪特的主觀視角質量評價：兩側縫隙落差＞0.5 mm 時，視覺上即產生明顯落差，奧迪特評價為C1 類缺陷；當落差≥1.0 mm 時，即為B 類缺陷，缺陷狀態圖，如圖2 所示。缺陷狀態數據標準值和實際值，如表1 所示。

圖2 汽車加油門蓋板縫隙缺陷狀態示意圖

表1 汽車加油門蓋板縫隙缺陷狀態數據mm

2 問題分析

2.1 公差分析

根據匹配要求，加油門蓋板與側件縫隙前端為（2.2±0.5）mm，后端為（2.0±0.5）mm，前后2 條縫隙落差為0.2 mm。按照極值法估算2 條縫隙落差的上下公差范圍分別為1.0 mm 和-1.0 mm，即2 條縫隙落差理論值為（0.2±1.0）mm，區間值為[-0.8，+1.2]mm[2]。

但從客戶主觀評價角度，采用奧迪特評價結果：2條縫隙落差的絕對值在0.5 mm 以內為可接受范圍，即[-0.5，+0.5]mm。以理論中已有落差值（0.2 mm）為中值，從主觀評價角度得到的2 條縫隙落差值為mm。

實際匹配需求結果的公差范圍，小于設計允許公差范圍。因此，僅以設計基準為依據，評價2 條縫隙是否超出公差范圍的方法，已經無法滿足生產現場實際需求，必須在零件尺寸控制與評價、鈑金尺寸控制與評價，以及裝配控制時，適當調整目標中值及控制公差范圍。由于公差的上下限不對稱分布，零件位置偏后的容錯量（0.3 mm）遠小于位置偏前的容錯量（0.7 mm）。

2.2 裝配關系及影響因素分析

加油門蓋板安裝是將總成零件卡入側件上鈑金孔內，零件四周分布有4 個固定卡腳（A1～A4），2 個輔助限位卡腳（B1，B2），如圖3 所示。

圖3 汽車加油門蓋板零件定位結構

以車輛前進方向為-X 方向，車底到車頂高度方向為Z 向。A1～A4 卡腳在Z 向上下布置且過盈安裝，因此通過零件自身及鈑金尺寸，能夠準確定位零件的Z 向位置。同時A1～A4 卡腳在Y 向具有臺階結構，起到限位作用，能夠有效定位Y 向面差配合尺寸。

B1 和B2 卡腳在X 向對稱布置，在安裝過程中能夠對零件X 向位置進行輔助定位。但通過DMU 數模查詢發現，B1 和B2 卡腳與鈑金為間隙配合安裝，零件在X 向平動自由度限位不足。理論狀態安裝后，B1 和B2卡腳與鈑金止口間隙分別為0.165 mm 和0.134 mm，如圖4 所示。

圖4 加油門總成卡腳B1 和B2 與鈑金止口零件X 向設計狀態

加油門總成零件為剛性結構，當零件位置在X 向移動變化時，縫隙A 和縫隙B 將同步發生等量、反向的變化。因此，如果B1 位置間隙（0.165 mm）在安裝過程中變為零貼狀態，單側縫隙變化0.165 mm，對2 條縫隙落差影響貢獻量將為-0.33 mm；同理，如果B2 位置間隙（0.134 mm）在安裝過程中變為零貼狀態，對縫隙落差影響貢獻量將為0.268 mm[3]。

2.3 鈑金影響因素分析

加油門在側件鈑金上的安裝止口為沖壓成型，偏差穩定，一致性較高。鈑金型面呈臺階形，內側下級臺階止口為安裝定位面；外側上級臺階為外觀匹配面。

對實車鈑金尺寸委托加密測量，結果顯示：止口X向兩側分別向后約0.9 mm 和0.8 mm，如圖5 所示。側件鈑金外匹配面X 向兩側分別向后約0.9 mm 和0.6 mm，如圖6 所示。即對右側縫位置（A）匹配影響整體偏大，＜0.2 mm；對于左側縫位置（B），安裝定位面與外匹配面無落差。

圖5 汽車加油門蓋板鈑金止口測量信息

圖6 汽車加油門蓋板鈑金外匹配面測量信息

加油門安裝鈑金止口及外匹配面絕對位置整體后移，對縫隙落差基本無明顯影響。

2.4 零件影響因素分析

加油門總成零件蓋板和基座采用散件裝配結構，蓋板位置在總成零件生產時可根據匹配狀態進行安裝位置調整。供應商采用標注模具安裝校驗的方式，對蓋板安裝位置進行控制和檢測，即將加油門總成零件安裝在標準鈑金檢具上，測量前后端零件與鈑金的間隙。零件檢驗和控制標準為前后縫隙落差（0.2±0.3）mm。

零件檢驗過程中，與實車裝配遇到同樣問題，即由于理論狀態下零件X 向前后均與鈑金有一定間隙，X向平動自由度限位不足。因此為保證零件檢驗過程中安裝位置的一致性，在檢具上采取了將零件向前推足貼緊鈑金的裝配定位基準要求。這種裝配定位要求，也產生了與實車裝配相同的問題，即零件自檢安裝狀態與理論設計狀態不一致。但在制定檢驗標準時，并未考慮將公差基準中值同步進行平移。檢具上的預期公差標準為（0.2±0.3）mm，將公差基準中值平移后，等效于理論設計狀態下（-0.1±0.3）mm，即[-0.4，+0.2]mm。對比零件在檢具上的預期公差范圍[-0.1，0.5]mm，下偏差范圍實際已經超出預期范圍，上偏差范圍內數據實際仍處于預期的下偏差范圍，分析示意圖，如圖7 所示。

圖7 汽車加油門總成零件檢具狀態公差中值平移分析示意圖

結合實際缺陷狀態統計發現，實際缺陷狀態均為前部縫隙偏大，與零件檢具狀態偏差平移方向吻合。

2.5 影響因素確認

綜合上述分析，導致該缺陷的主要原因為：零件X向平動自由度限位不足，包括設計狀態及零件裝配過程，如表2 所示。

表2 加油門蓋板與側件鈑金外觀縫隙匹配缺陷要因確認

3 優化措施及效果

針對零件X 向平動自由度限制不足這一要因，優化措施有2 個方向：1）增加X 向平動自由度限制，即X向采用過盈或過渡配合；2）根據安裝標準改善X 向平動限位。考慮實際裝配生產的可操作性及更改難度與可實現性，進入批量生產后，宜采用第2 種方法進行優化。針對不同工藝環節，零件的模具、檢具、夾具與零件設計的定位基準應一致，這樣可最大限度地降低因彼此基準不同所導致的偏差[4]。

主要措施包括：1）將設計狀態零件安裝位置平移至前部，與鈑金貼合，并重新計算兩側縫隙，將安裝輔助卡腳改為X 向平動自由度限位點；2）根據平移后狀態，重新計算并設定前后縫隙落差中值與公差范圍，作為零件生產過程的檢測標準；3）零件檢具檢驗裝配、實車裝配采用統一的安裝要求，即零件向前平移至零件X 向卡腳與鈑金貼合，滿足各階段過程基準統一原則[5]。零件安裝優化后，經檢測標準控制、批量跟蹤驗證，縫隙落差中值整體向理論值平移靠攏，整體缺陷狀態得到明顯改善。

4 結論

加油門蓋板外觀匹配除滿足整車外觀縫道匹配設計要求外，還應滿足主觀質量評價標準。主觀評價法是目前外觀匹配評價中的一種重要方法，針對此類零件定位和公差設計時，應充分考慮主觀目視效果，設置合理的公差范圍及相匹配的定位基準和定位方法。文章通過對生產現場實際案例的分析，為后續類似問題的分析提供了一定的思路借鑒。