奧軒G5車身開裂原因分析

李洪濤，李 靜，傅明明

(1.遼寧工業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院;2.中國(guó)石油大學(xué)(華東)遠(yuǎn)程教育學(xué)院)

1 前 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車進(jìn)入了越來越多的家庭，SUV 汽車因?yàn)槠鋬?yōu)越的性能成為很多家庭的選擇。然而，我國(guó)現(xiàn)有的公路狀況，尤其是偏遠(yuǎn)山區(qū)的交通路況較差，給車輛的營(yíng)運(yùn)帶來了很多問題。其中車身開裂被投訴的事件驟增。現(xiàn)以奧軒G5 汽車的車身輪罩板開裂為典型案例，對(duì)該類車型車身輪罩板開裂的現(xiàn)象進(jìn)行深入的分析研究，找到車身開裂的各種原因，從這些原因中找到車身開裂的要因，并找到解決問題的方法，徹底杜絕車身開裂。

2 要因分析

2.1 總裝裝配工具

針對(duì)總裝裝配工具，我們對(duì)裝配現(xiàn)場(chǎng)的裝配工具進(jìn)行了檢測(cè)，并在扭力校驗(yàn)儀上對(duì)扭力扳手進(jìn)行了校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn):緊固用油壓脈沖風(fēng)扳保養(yǎng)良好，運(yùn)行正常;增緊用扭力扳手校驗(yàn)合格;復(fù)查用數(shù)顯扭力扳手校驗(yàn)合格;因此，此因素定為非要因。

2.2 總裝懸置裝配工藝

針對(duì)總裝懸置裝配工藝這一因素，我們依據(jù)整車安裝工藝卡對(duì)此車型的裝配進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn):車身與車架合裝時(shí)，通過目視觀察懸置螺栓在X 及Y 方向已對(duì)正并順利通過襯套，無傾斜裝配問題，且安裝力矩為90 N，符合裝配工藝要求。因此，此因素定為非要因。

2.3 懸置尺寸與硬度值

針對(duì)懸置尺寸與硬度值是否超差這一因素，我們首先按照懸置圖紙對(duì)隨機(jī)抽檢出來的5 套懸置的尺寸和硬度進(jìn)行了檢查、記錄，懸置尺寸測(cè)量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn):懸置實(shí)物尺寸測(cè)量值均符合圖紙尺寸公差。此因素定為非要因。

2.4 車架精度

針對(duì)車架精度這一因素，我們隨機(jī)抽檢了5 臺(tái)庫存車架，我們以車架底平面為基準(zhǔn)面對(duì)其進(jìn)行了三坐標(biāo)的測(cè)量、記錄，發(fā)現(xiàn)同一臺(tái)車架懸置一與懸置二支架Z 向最大高度差都在工程公差范圍內(nèi)，此偏差可以通過懸置變量來補(bǔ)償。因此，此因素定為非要因。

2.5 鈑金質(zhì)量

針對(duì)鈑金件質(zhì)量這一因素，我們首先查閱了相關(guān)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在力學(xué)強(qiáng)度方面，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求屈服強(qiáng)度為120 ～240 MPa，抗拉強(qiáng)度為270 ～370 MPa，延伸率為32% ～45%;在板材成分方面，要求其C、Mn、P 及S 的含量不能大于0.1%、0.45%、0.035%和0.035%，奧軒G5 使用的板材為寶鋼板材，以上兩方面要求均符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。雖然在2012年7月將供應(yīng)商更換為韓國(guó)浦項(xiàng)，但故障車的出廠時(shí)間均為2011年，因此，此因素定為非要因。

2.6 鈑金件之間減薄率

針對(duì)鈑金件制件減薄率這一因素，我們首先對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的右輪罩板單品進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)單品件圓弧面過渡平順，無縮頸、暗裂痕跡。然后我們又檢查了制件模具，該模具運(yùn)行狀況良好，在驗(yàn)收合格后未曾出現(xiàn)問題進(jìn)行維修。最后我們對(duì)現(xiàn)生產(chǎn)的前輪罩進(jìn)行了全破壞試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn):制件減薄率要求在板厚的10%范圍內(nèi)，符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。因此，此因素定為非要因。

2.7 懸置設(shè)計(jì)

針對(duì)懸置設(shè)計(jì)這一因素，我們從兩方面進(jìn)行了分析，第一項(xiàng)是懸置尺寸設(shè)計(jì)，經(jīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，總裝現(xiàn)場(chǎng)車身和車架合裝時(shí)，車身完全落下呈自由狀態(tài)時(shí)，車身懸置(前)壓縮不明顯，車身與懸置之間存在間隙(間隙最小為4 mm，最大為6 mm)，而其他車身懸置則壓縮很緊。把車身懸置(前)的螺栓緊固到規(guī)定力矩后，前機(jī)艙頭有下拉趨勢(shì)，極大有可能造成車身的開裂。第二項(xiàng)是懸置壓縮量設(shè)計(jì)，首先我們對(duì)現(xiàn)有懸置的壓縮量進(jìn)行了計(jì)算、記錄，計(jì)算數(shù)據(jù)如下表，其車身懸置的壓縮率分別為8.3%、6.1%、6.1%、14.4%。根據(jù)GB/T1683《硫化橡膠恒定形變壓縮永久變形的測(cè)定方法》、GB/T7759《硫化橡膠、熱塑性橡膠常溫、高溫和低溫下壓縮永久變形測(cè)定》及客戶對(duì)汽車減震橡膠的性能指標(biāo)要求:硬度≤80 的橡膠其壓縮率一般控制在15% ～25%之間;硬度為80 ～90 的橡膠其壓縮率一般控制在10% ～15%之間;硬度≥90 的橡膠其壓縮率不應(yīng)超過10%。所以我們目前的懸置壓縮率均過小。從前邊現(xiàn)狀調(diào)查中可以看出，三臺(tái)故障車的車身懸置(前)與車架之間均有間隙，且在拆解懸置時(shí)發(fā)現(xiàn)，車身懸置內(nèi)部套筒與懸置上部橡膠摩擦嚴(yán)重，這是因?yàn)閼抑脡嚎s率較小，使鋼板與懸置橡膠過分摩擦導(dǎo)致的，這使的懸置橡膠破損失效，失去減震效果，造成機(jī)艙部件開裂。因此，此因素定為要因。

2.8 鈑金設(shè)計(jì)

針對(duì)鈑金設(shè)計(jì)這一因素，我們首先對(duì)G5 的車身進(jìn)行了CAE 模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)機(jī)艙部件最大振動(dòng)頻為24.63 Hz，而發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)頻率為25 ～28 Hz，因此G5 車身極易發(fā)生共振，造成機(jī)艙部件Z 向震動(dòng)很大，并且應(yīng)力集中點(diǎn)主要是在車身加強(qiáng)板及車身輪罩周圍，再加上因路況不平引起的整車振動(dòng)，極易使輪罩板受力不勻而造成開裂現(xiàn)象。針對(duì)G5 存在共振現(xiàn)象可能使機(jī)艙輪罩板與加強(qiáng)板開裂問題，我們從Q領(lǐng)域及C 領(lǐng)域考慮，通過對(duì)奧軒G5 對(duì)標(biāo)車哈弗H6 鈑金測(cè)量，發(fā)現(xiàn)其與哈弗H6 輪罩板和加強(qiáng)板存在以下不同點(diǎn):奧軒G5 使用的板材的厚度比長(zhǎng)城哈弗H6 薄0.2 mm。我們又將相同厚度的兩種板材作了力學(xué)強(qiáng)度方面的對(duì)此，發(fā)現(xiàn):奧軒G5 輪罩板使用的DC04 板材其屈服強(qiáng)度比相同厚度的B210P1 板材低38.1%，抗拉強(qiáng)度低6.9%;車前加強(qiáng)板屈服強(qiáng)度低42.9%，抗拉強(qiáng)度低6.9%，因此，此因素定為要因。

經(jīng)過對(duì)以上8 項(xiàng)的分析，我們將要因最終確定為懸置設(shè)計(jì)與鈑金設(shè)計(jì)這兩項(xiàng)。

3 解決措施

3.1 懸置設(shè)計(jì)不當(dāng)解決措施

針對(duì)懸置尺寸設(shè)計(jì)不當(dāng)這一要因，我們分兩步對(duì)應(yīng)，第一步是針對(duì)車身完全落下呈自由狀態(tài)時(shí)存在間隙問題(間隙4 ～6 mm)，試驗(yàn)車改制方法為車身第一懸置增加5 mm厚的聚氨酯墊片，然后路試驗(yàn)證。第二步是如果試驗(yàn)車路試驗(yàn)證合格，則將車身懸置(前)長(zhǎng)度由48 mm 改為53 mm。針對(duì)懸置壓縮量設(shè)計(jì)不當(dāng)這一要因，我們將所有懸置襯套長(zhǎng)度90 +0 ～0.2 mm 改為84 +0 ～0.2 mm ，此時(shí)車身所有懸置壓縮率最大為23%，懸置橡膠性能指標(biāo)及奧軒G5 舒適性均可達(dá)到最佳狀態(tài)。

3.2 鈑金件強(qiáng)度不足解決辦法

針對(duì)輪罩板板材強(qiáng)度不足這一要因，我們對(duì)輪罩板和車前加強(qiáng)板由DC04 替換成高強(qiáng)度板B210P1 。

4 驗(yàn) 證

對(duì)應(yīng)產(chǎn)品不良的對(duì)策已制定出來了，接下來就是我們要驗(yàn)證這些對(duì)策是否合理的階段了。針對(duì)G5 車身輪罩開裂問題所對(duì)應(yīng)的措施，我們通過兩臺(tái)試驗(yàn)車去定遠(yuǎn)試驗(yàn)場(chǎng)做可靠性試驗(yàn)來驗(yàn)證。試驗(yàn)車采取了如下的驗(yàn)證方案。

汽油車的機(jī)艙左側(cè)采取普通板加固及第一懸置增加5 mm 聚氨脂墊，右側(cè)保留原狀態(tài)未變的方案;柴油車的機(jī)艙右側(cè)采取高強(qiáng)度板及第一懸置增5 mm 聚氨脂墊，左側(cè)保留原狀態(tài)未變的方案。在定遠(yuǎn)試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行14 000 km 的強(qiáng)化壞路試驗(yàn)，定遠(yuǎn)試驗(yàn)場(chǎng)的強(qiáng)化壞路強(qiáng)化系數(shù)為1∶11，我們相當(dāng)于在普通路面上進(jìn)行154 000 km 的驗(yàn)證。

通過定遠(yuǎn)試驗(yàn)場(chǎng)14 000 km 強(qiáng)化壞路試驗(yàn)驗(yàn)證，我們改進(jìn)后的試驗(yàn)車并沒有出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，表明我們制定的對(duì)策是可行的。至此，車身輪罩板問題解決。

［1］李勇.輕型面包車車身開裂原因分析［J］.湖南冶金，2003，31(4).