基于轎車車身鈑金異響的分析研究

緱慶偉　關云霞

摘要：隨著汽車產品日益成熟，消費者對汽車品質的要求也逐漸提高。車身異響問題屬于感知質量范疇，直接影響顧客乘坐的舒適性，是消費者關注的焦點之一，但車身異響一直是汽車產品的通病，無論是合資品牌車還是自主品牌車，或多或少會遇到此類問題。本文通過結合車身鈑金異響的發生機理和實際生產遇到的問題，對車身鈑金異響進行了分析研究，提出了相應的解決方案和預防措施。

關鍵詞：車身鈑金；異響；分析研究

1.引言

隨車汽車行業的發展，產品越來越成熟，消費者對汽車品質要求也日益遞增，車身異響問題也逐漸成為顧客關注的焦點之一。根據《2014年中國汽車行業用戶滿意度（CACSI）》測評結果，2014年用戶抱怨率為14.7%，同比下降0.7個百分點，汽車質量整體雖有所提升，但是有關汽車異響類問題較為集中，嚴重影響駕駛的舒適性，破壞駕駛者的心情。異響來源廣泛，包括線束、內外飾件、車身鈑金等等，其中車身鈑金異響聲源往往被內外飾件遮蔽，或者存在于車身封閉腔中，給異響聲源的查找和返修造成很大困難。本文將結合生產實際中遇到的車身鈑金異響問題，對車身鈑金異響產生機理及要因進行分析，并研究其解決方法及預防措施等。

2.鈑金異響的產生機理

聲音都是由物體振動產生，正在發聲的物體叫聲源。組成汽車車身的千百個鈑金件經過焊接、螺栓裝配等各種工藝組合而成，鈑金件搭接固定方式有2層，3層，4層等等搭接關系，各個鈑金部件之間也存在著不同的間隙。當車身在發動機振動與路面傳遞過來的振動共同作用下，鈑金之間容易引起不規則的摩擦與變形，從而導致異響的產生。

3.鈑金異響的分析驗證

3.1主要產生部位

某些車型在是試制初期的過程中，容易出現多次的車身鈑金異響的問題，經過反復的路試，問題查找和分析，對異響的來源進行統計歸類，主要出現在以下區域：

（1）A柱下部與前風窗下橫梁搭接處；

（2）B柱下部與邊縱梁搭接處；

（3）頂蓋與頂蓋橫梁搭接處；

（4）后物隔板與側圍接處；

（5）C柱下部與后輪罩里板搭接處。

3.2受力分析

目前，市場上的轎車大多為承載式車身，承載式車身沒有車架，而車身已兼起車架的作用，將所有部件固定在車身上，所有的作用力也由車身來承受。因此承載式車身和非承載式用途完全不同。承載式車身的車身部分（包括側圍、立柱、車頂等）都在承受著來自地面、懸掛傳過來的震動、壓力，在復雜負載的作用力下，車身焊接結構復雜的部位、搭接面過小的部位、干涉的部位以及最靠近振動源的部位都容易產生異響。

通過對轎車行駛中的主要的受力分析發現，在鈑金支架的搭接處，運動件的連接處易造成相對滑移，尤其受力較大的部位，如A柱、B柱和c柱，該分析結果與3.1動態的路試測評結果保持一致。

3.3原因分析及驗證

轎車在設計開發過程中，設計過程會通過相關的分析軟件對轎車車身結構進行靜態和動態力學分析，找出并規避潛在的剛度不足和異響風險點等，但是仍存在一些鈑金異響問題需要在實車路試中才被發現。

在轎車車身異響問題解決過程中，通過組織專業的技術團隊，進行討論、測試，采用主要通過長期調查分析和經驗總結，結合魚翅圖管理工具進行排查分析，查找異響產生原因，并對主要原因進行歸類，如圖1所示：

3.2.1結構設計原因

鈑金件之間間隙過小，焊點布置不合理，搭接承載面過小等。

（1）鈑金件之間間隙過小。車身設計過程中，需要考慮到配合件之間的最小間隙，根據目前的制造工藝，目前國內的制造公差基本1mm，但是由于沖壓件的誤差與焊接生產過程中的誤差，相關配合件之間的間隙過小的話，車身在負載下極容易變形產生干涉，從而導致異響產生，如圖2所示，水切加強板與鎖體加強板之間設計間隙只有1.5mm，過小，從而導致干涉異響問題的產生。

通過尺寸鏈計算得出，此處間隙增大0.8mm，可避免水切加強板與鎖體加強板之間產生干涉，但是車身在負載下極容易變形產生動態異響，因此此處的解決方案：除增大此處間隙外，在間隙配合之間增加一根膨脹膠條，通過涂裝高溫后發生膨脹，產生過盈配合，從根本上隔離開鈑金，解決了鈑金異響的問題。

（2）焊點布置不合理。焊點布置不合理是造成焊接強度不足的主要原因，當焊點位置位于圓角附近時，在焊接作業時，很容易導致不規則變形，從而導致異響。或者搭接件焊點不足，導致相關搭接件間隙過大，在振動下容易產生干涉異響。

如圖3改善前所示，地板與邊梁焊接部位焊點布置不合理，該處間隙較大，容易產生異響。

通過多次的試驗驗證，調整地板與邊梁焊接的搭接部位沒有相應的焊點，導致該處間隙大，容易產生異響，因此提出的解決方案：在地板與邊梁焊接部位增加2個焊點，如圖3改善后的圖片所示。

通過反復的路試驗證，該方案有效，異響問題消除。

（3）搭接承載面過小。在靠近振動源的部位，如果搭接承面過小，就會導致相關搭接件產生異常摩擦、變形等等，從而產生異響。

如圖4所示，吸能梁與縱梁搭接承載面僅有400mm²左右，汽車急加速或急剎車時由于發動機的抖動傳遞作用力，從而導致該處異響。

通過在吸能梁與縱梁搭接面處增加一層石棉紙墊片，增大搭接承載面，如圖5所示。

經過反復的路試測試，在吸能梁與縱梁搭接面處增加的石棉墊片，能有效的解決此處搭接面的摩擦異響問題。

3.2.2制造原因

沖壓件制造不合格、裝焊變形。沖壓件本身型面偏差或焊接變形，沖壓件制造過程中通常存在毛刺、型面變形，反彈等缺陷，并且在焊接過程中由于定位銷磨損問題，以及夾具操作不到位等等因素，導致總成件尺寸不合格，從而產生干涉異響。

4.鈑金異響的解決方法

4.1異響聲源的查找

車身異響聲源查找，目前較為先進的方式是通過專業的診斷儀，確認異響聲源。在沒有輔助設備儀器情況，主要通過“聽”、“看”、“摸”的方法來查找，通過聽來判斷異響聲源的大概位置，通過看來在排查各部件的裝配關系，通過摸來感知聲源震動。另外，在查找車身鈑金異響聲源的時候，需要重點排除其他（例如內外飾異響聲源）異響聲源，故需要拆除所有相關內外飾件、線束等。

4.2異響的解決

在判斷出異響聲源位置后，需要對該位置區域的裝配關系、工藝要求、單件狀態、配合公差等進行分析：

（1）車身數模分析，從數據上確認設計因素是否合理，如設計間隙是否過小、裝配關系是否不合理、結構強度是否滿足等。

（2）確認作業工藝，分析異響部位是否按工藝文件執行，搭接關系、焊點位置、涂膠位置等等是否符合要求。

（3）沖壓件檢測，檢測異響部位相關沖壓單件是否有毛刺，通過檢具、白光掃描等檢測手段檢測沖壓件型面是否變形。

消除異響主要通過以下的方法：

（1）增加車身剛性，消除鈑金振動或滑移摩撩問題，從而消除異響聲源；

（2）通過在車身與內飾件之間填充海綿、增加吸音墊等隔音部件，削弱聲響。

考慮整車的可靠性與有效性，優先采用消除異響聲源的方式來解決鈑金異響問題。

5.鈑金異響的預防措施

5.1完善白車身設計

（1）在車身開發設計階段，為了減少和規避開發中存在的結構設計風險，需要進行基本的靜態非線性分析和動態力學分析等，對該設計結構和強度進行分析，常用的是CAE或者ANSYS軟件，對零部件的尺寸、裝配關系、強度校核等進行確認。可以針對性的排查出車身干涉風險點，進行改善和優化，

如圖6和圖7所示。

（1）焊接搭接關系的邊寬一般取6t+8mm最佳，t為板料厚度；考慮焊接工藝時應考慮焊槍的接近性，減少焊接變形；裝配關系時搭接面積要大，消除扭曲變形等問題。

（2）對于側圍設計，加強板處在內外板之間，對側圍總成薄弱區起到加強作用，在設計時應考慮僅在加強區域和搭接邊處焊接，其它區域應留一定空擋，盡量避免面與面大面接觸，一方面增大加強功能另一方減少沖壓制造誤差帶來的焊接困難。任何一種車型的車身側圍總成均可按三層板的設計思想去構思結構設計，即最外層是外板，最內層是內板，中間是加強板。在車身附件安裝處一般應考慮設計加強板。由于側圍都會有大片的外覆蓋面的存在，而這些地方往往都會受到一定的外界沖擊，為了增強其剛性而不容易變形，減少相互振動，必須的在內板與外板之間會涂一層3-5mm左右的傳力膠。

（3）對于機艙設計，機艙內部細小零部件較多，并且有很大一部分的裝配鈑金件，并且機艙內部裝配有發動機，在汽車急加速與急剎車時，振動較大，故，機艙部分件強度剛度需要設計較大，并且搭接關系采用大平面與大平面搭接，不要有面一線、面一曲面等不良設計。

5.2優化生產過程和工藝

（1）對沖壓模具需要及時維護，減少切邊部位飛邊毛刺等不良缺陷的產生。

（2）彎曲成型件R角不能設計過大，高強度部件需要經常檢測型面是否反彈。

（3）修改不合理的焊點位置，消除圓角旁邊的焊點，焊點間距過大的部位增加焊點，對于搭接復雜部位，增加CO₂保護焊。

6.小結

車身鈑金異響涉及的因素非常多，在問題處理過程中難度系數大，大多是具體問題具體分析，在預防鈑金異響方面，沒有一個較為系統的方法，以上處理異響的方法也僅僅是現場工作中的一些經驗，可以給車企解決鈑金異響方面提供一個方向，隨著科技的發展，以及對車身鈑金異響問題解決的不斷總結、歸納，最終必然可以形成—套系統的方法。