汽車門類總成檢具的優化設計與應用

摘要：本文概述了汽車檢具概念、結構、功能分類及其在汽車制造業中的運用。以某車型的前門總成檢具為例，介紹一種檢具基準體系多樣化的新型設計方案和理念，既可模擬生產制造過程基準定位體系，也可模擬裝配過程定位體系。評估人員可以及時、直觀、準確地評估門總成的幾何尺寸表現，直接快速地反映出制造過程中的問題或匹配結構的問題，對問題解決起到關鍵性作用。從而能正確指導相關工裝設備的調試，提升門類總成與周圈零件的匹配質量，并且能節約開發成本，縮短項目開發周期。

關鍵詞：門;裝配;定位;檢具;基準

0 引言

隨著人們生活水平提高，經濟能力的增強，消費者對于汽車的需求已經不僅僅滿足于功能性要求，對外觀、品質和感知質量的需求也提到了更高的層次。特別是消費主力軍80 后和90 后，對個性的表達有更多的需求，因此對汽車的造型設計和制造外觀質量越來越挑剔。

造型設計需要制造過程來實現，并保持良好的一致性，這就需要使用檢具進行日常生產的檢查、尺寸匹配和質量提升等工作。因此，大多數汽車零部件都需要開發檢具，特別是外觀類零件，檢具是必不可少的質量控制工具。

而門類總成的周圈間隙段差匹配是跨度較大的外觀匹配零件，同時門類總成屬于可開啟類零部件，對其打開和關閉的整個運動包絡線均有嚴格要求，否則會出現干涉磕碰等嚴重質量問題。因此，對門類總成的間隙段差有嚴格的公差控制要求，并且對其制造的一致性也有較高的要求。

1 汽車檢具的運用

1.1 檢具概述

檢具是一種用來測量和評價零件尺寸質量的專用檢測設備，其所有的支撐面（點）和定位基準面（點）都是根據零件的三維數模或技術要求加工。有些特殊零件的測量支架還應具有部分檢具的功能[1]。

檢具按照待檢零部件狀態不同，可以分為單件檢具及總成檢具兩大類。單件檢具是對單個零件進行檢測的檢具，而總成檢具是對兩個或兩個以上零件組合后的零部件總成尺寸精度進行檢驗。另外，還有用于白車身或分總成測量的測量支架、用于整車匹配評估的TAC 整車檢具等，都屬于檢具的一種。

檢具具有迅速、準確、直觀和方便等優點，尤其適合大批量生產的需要。隨著汽車工業的發展，檢具作為汽車質量控制的重要手段，已被各大汽車生產廠商大量采用。檢具不同于其他通用測量設備，需要針對不同的零部件進行專門設計和制造。

1.2 檢具在汽車業的運用

汽車檢具是根據各款車型規劃和設計要求開發出的，可以檢查零部件的幾何尺寸、造型特征，然后進行尺寸表現評價。汽車檢具主要用于生產準備階段對模具精度的測定、調整以及批量生產后的零件尺寸日常監控。

汽車檢具通常由3 部分組成：骨架和底座部分、形體部分和功能件部分。其中，功能件部分包含定位銷及檢測銷、基準面、型面檢測機構、夾持、檢具測量基準塊、檢具基座、檢具頂升機構以及運輸裝置等。一般來說，骨架底座及功能件部分主要使用鋼或鋁，形體部分主要使用環氧樹脂或鋁材[2]。

汽車檢具在生產過程中主要用于以下幾個方面。

（1）對于新車型，特別是全新車型開發，參考資料比較少，此時汽車檢具能夠幫助快速進行調試工作。特別是前期零件和設備狀態都不穩定的時候，可以成為一個參考的基準。

（2）在產品驗證階段，汽車檢具也同樣起到關鍵作用，特別是在批量零件第一次試裝階段，很多設計確認工作可以在檢具上開展。在此階段，良好的檢具設計方案可有效縮短產品的幾何尺寸驗證時間[3]。

（3）在試生產階段，白車身與內外飾塑料件的匹配不合問題往往是無法避免的。而檢具能夠有效判定問題的根本所在，有效評價成品與名義值的差異，從而指導不合格零件的修改，為產品質量提升指明了方向，使實車的匹配效果不斷地接近設計名義值。

（4）在量產階段，定期使用檢具確認零部件的制造穩定性，能夠及時發現制造突變，避免出現批量缺陷車輛而造成的經濟損失。

2 門類總成檢具優化

傳統的門類總成檢具，基準系統設計以門內板的主次基準孔作為門總成的主次基準孔，以門內板的A 基準面作為門總成的基準面，以保持門總成的基準與門內板基準一致。周圈為檢測模擬塊，用以檢測門總成的周圈間隙段差（圖1 和圖2）。

2.1 優化設計的門類檢具結構

本司在傳統門類檢具的結構及基準定位系統基礎上，增加2套新的基準定位系統。一套是以門總成外板面上選取3 個點為A基準面，基準點的選取原則為靠近鉸鏈和鎖扣位置，以門內板的主次基準孔為門總成的主次基準孔，如圖3 所示。

新增加的另一套基準是以門總成的兩個鉸鏈面及門外板靠近鎖扣位置附件的面為基準面A，以鉸鏈上的孔為主次基準孔，通過螺栓與檢具基座進行鎖緊固定（圖4）。

2.2 優化的門類總成檢具結構將解決的問題

新增的第一套基準定位系統可以有效檢查門總成外觀型面、輪廓、R 角、特征線與理論值之間的偏差，消除在傳統基準體系下，因內板本身的制造偏差累積到門外板引起的尺寸誤判漏判問題。這樣，門總成完成包邊后，不需要裝配到車身，即可快速評估包邊的幾何尺寸調試效果，從而指明包邊設備的調試方向。

新增的第二套基準定位系統可以模擬門總成與其周圈匹配的零部件、白車身的匹配效果，能真實反映鉸鏈與門連接的位置對門總成在白車身的整體偏置的影響，解決傳統檢具不能真實反映裝車效果的問題。

2.3 門類總成檢具結構設計優化的意義

（1）優化后的門類總成檢具已經滿足零件評估、匹配評估的需求，不需要開發整車檢具。特別是一些造型小改的項目，從而節約開發整車檢具的成本。

（2）優化后的檢具基準消除了內板制造誤差對內外板包邊效果的誤判，有效指導包邊設備調試，促進包邊設備的狀態鎖定。

（3）優化后的檢具基準，使得檢具具備了模擬裝車效果的功能，能快速發現門總成與周圈零部件的匹配問題，有效減少實車裝車的評估次數及反復拆裝零件的時間，縮短項目開發周期。

3 結束語

本論文提出了門類總成檢具的基準體系多樣性的設計方案，既可模擬生產制造過程，也可模擬裝配過程，快速有效地評估門總成在不同狀況下的幾何尺寸表現。這是以往傳統的單一檢具基準體系下所不能實現的。

本文以前門總成作為舉例論述，同理可推，后側門總成、尾門總成以及發動機罩總成等門類總成均可使用相應的思路進行設計，可以獲得同樣的效果。此外，這一設計優化的理念對于其他汽車零部件檢具設計，甚至更廣的制造領域檢具設計，都有重大的參考意義。

后續，本司將持續優化檢具設計，使檢具的功能多樣化，使用效益最大化;踐行精益化設計制造的理念，使產品更好地參與市場競爭，提高產品的市場競爭力。