某車型前三角窗漏水問題分析及設計優化

吳家陽　王麗敏

摘 要：文章針對上汽通用五菱汽車股份有限公司某車型前三角窗80S整車淋雨試驗時漏水的情況，從前三角窗與側圍實際匹配狀態及前三角窗結構設計進行對比分析，查出漏水路徑，制定解決方案，總結出在后續新車型開發的過程中需要注意的問題及經驗教訓。

關鍵詞：前三角窗 丁基膠 漏水

1 引言

前三角窗，是指通過固定結構裝配在側圍外板上的固定窗，主要起外觀裝飾、防塵防水、增加駕駛員側視野作用。前三角窗一般采用一體注塑成型工藝，由前三角窗玻璃、注塑裝飾包邊、固定結構等基本部件組成。前三角窗玻璃為鋼化玻璃，厚度可選3.2mm或3.5mm，玻璃顏色可根據整車外觀及零件成本因素選取白玻或綠玻。注塑裝飾包邊通?？蛇xPVC或者TPV材料，TPV具有優良的耐老化性、耐寒性、耐熱性及可回收性，有逐步取代PVC材料的趨勢。固定結構主要為前三角窗提供裝配定位及固定，有以下兩種結構：卡扣+玻璃膠固定結構、螺釘+丁基膠固定結構。卡扣+玻璃膠固定結構通過3個或3個以上塑料卡扣+玻璃膠的方式為前三角窗提供固定，其中1個卡扣為主定位，其余為輔助定位，卡扣通過一體注塑工藝，與玻璃包邊形成一個整體，玻璃膠刷涂在玻璃內表面黑邊區域內。螺釘+丁基膠固定結構通過3個或3個以上螺釘+丁基膠的方式為前三角窗提供固定，其中1個螺釘為主定位，其余為輔助定位，螺釘通過一體注塑工藝，與玻璃包邊形成一個整體，丁基膠粘貼在包邊內側區域。

公司某車型為了最大程度保證前三角窗可視面積，提高駕駛安全性，在結構設計時選用了螺釘+丁基膠的固定方式。該車型前三角窗在80S整車淋雨試驗時暴露漏水問題，漏水點主要集中在前三角窗A柱段兩Y向限位凸臺之間區域，不僅影響整車一次下線合格率，增加返修工作量，嚴重時還會引起客戶抱怨，導致投訴量增多，影響車型口碑。解決該問題迫在眉睫。

2 漏水原因分析

想要解決該車型漏水問題，就要先鎖定漏水途徑。漏水攻關團隊通過80S淋雨復現問題及故障車拆解分析可知，漏水途徑為：前三角窗玻璃包邊外唇邊與側圍外板存在約1.0mm間隙（設計狀態為干涉0.77mm），水流通過該間隙流入側圍與玻璃包邊腔體（第一道防水唇邊失效），且丁基膠與側圍外板不貼合（設計狀態丁基膠與側圍外板干涉3.0mm），水流越過丁基膠與側圍外板密封區域（第二道防水失效），最終滴落在A柱上飾板表面，如圖1所示。通過人、機、料、法、環五大要素排查問題的原因，確定了幾個因子，下面就從以下幾方面的原因進行分析。

2.1 包邊外唇邊與側圍干涉量偏小

設計上前三角窗包邊外唇邊與側圍干涉量僅為0.77mm，由于丁基膠自身彈性作用，在螺釘固定時，丁基膠受壓縮產生一個與螺釘固定力方向相反的作用力，將整個玻璃Y向往車外頂，外唇邊與側圍0.77mm的干涉量不足以吸收玻璃Y向產生的位移量，導致唇邊與側圍外板離空，該現象可從TAC檢具上不帶丁基膠固定與帶丁基膠固定兩種方式唇邊與側圍匹配情況可以看出：當不帶丁基膠，上TAC檢具打緊螺釘時，唇邊與側圍外板貼合緊密，無間隙;但當帶上丁基膠后再打緊螺釘時，唇邊與側圍外板不貼合，產生0.5mm間隙;由于實際生產時側圍外板型面產生的偏差，該間隙可達1.0mm左右，如圖2所示。

2.2 丁基膠與側圍外板不貼合

該車型設計上前三角窗布置有3個螺釘固定點，其中A柱兩固定點間距離為546mm，丁基膠直徑為6mm的圓柱形，丁基膠粘接面與側圍外板間隙3mm，丁基膠與側圍外板干涉3mm。當該兩固定螺釘擰緊時，會施加兩個車內方向的拉力F1，因兩固定點距離較遠，玻璃中段無固定點支撐，玻璃受玻璃膠反作用力F2（方向與F1相反，為車外方向）影響，致使玻璃中間段型面外拱，最終導致丁基膠與側圍外板不貼合，密封失效，如圖3所示，這是造成前三角窗漏水的主要原因。

3 問題解決方案

經過以上分析，漏水攻關團隊確認了造成前三角窗漏水的原因，為以下兩點：一、包邊外唇邊與側圍干涉量偏小;二、丁基膠與側圍外板不貼合;要解決前三角窗漏水問題，可從以下幾方面進行改進：

3.1 增加外唇邊干涉量

優化前三角窗包邊外唇邊形狀，外形由柱狀改為細長型，便于唇邊變形，加大唇邊干涉量，由0.77mm改為1.5mm（如圖4所示），可有效吸收玻璃Y向位移量，但該措施更改模具改動量較大，分型線位置變化會導致上模、下模都需要更改，周期長且費用高，綜合考慮，最終沒有實施該方案;

3.2 丁基膠粘接面抬高1mm

既然丁基膠與側圍外板不貼合，導致密封失效為該漏水問題的主要原因，那么我們可以從丁基膠粘接面與側圍外板之間間隙考慮，人為將漏水區域間粘接面與側圍外板間隙由原來的3mm縮小為2mm（即丁基膠粘接面抬高1mm），加大丁基膠與側圍外板間干涉量（由3mm改為4mm），如圖5所示，確保丁基膠能與側圍外板貼合，起到密封作用，從根本上解決問題。由于該措施模具更改量較小，僅模具內特定區域進行銑加工，更改費用較少，且周期僅需半個月，最終漏水攻關小組成員一致確認，采取該方案。

3.3 兩Y向限位凸臺取消

該車型前三角窗在A柱區域包邊上設計有兩個Y向限位凸臺，該凸臺與側圍外板零貼設計，目的是為了防止該區域玻璃面塌陷。但在該漏水問題中，兩Y向限位凸臺阻礙了員工裝配按壓時玻璃面往車內方向移動的可能性，間接加劇了丁基膠與側圍不貼合的風險，故將兩個Y向限位凸臺取消，如圖6所示，作為輔助措施，確保員工在裝配前三角窗時按壓有效果，保證丁基膠能與側圍形成有效密封;

通過以上幾條措施的實施，有效解決了前三角窗漏水的問題，漏水故障率由最高的10.5%降低到0.25%，提高了一次下線合格率，減少了員工返修的工作量;

4 經驗教訓及后續新車型結構設計優化方向

通過對該車型前三角窗漏水問題的分析及改進措施，總結出以下經驗教訓及結構設計優化方向，在后續新開發車型中應加以注意。

一是包邊外唇邊形狀及干涉量設計：包邊外唇邊形狀設計時應為細長形，相比柱形唇邊，細長形具有更易變形、應力小等特點，更小的力能更好的使唇邊變形，貼合側圍外板，且外唇邊干涉量應做到1.5mm，以增加型面偏差時唇邊的包容能力;

二是兩固定點間距離控制：通過對比同類型結構車型可知，當前三角窗外形為細長三角形，且采用螺釘+丁基膠固定方式時應控制兩固定點間距離最大不能超過400mm，如兩固定點間距離大于400mm時，應在此距離間增加一固定點，該固定點可以是螺釘，也可以是塑料卡扣，目的是為玻璃面提供必要的拉力，防止玻璃面外拱，避免丁基膠與側圍外板不貼合。