一種汽車前端模塊定位方式探討

費文錚，朱彬

(廣州汽車集團乘用車有限公司技術中心，廣東廣州 511434)

一種汽車前端模塊定位方式探討

費文錚，朱彬

(廣州汽車集團乘用車有限公司技術中心，廣東廣州 511434)

前端模塊是保證整車前圍外觀匹配的基礎，前端模塊定位精度會影響整車美學感知。參考整車裝配設計打斷尺寸鏈、減少尺寸鏈環的設計趨勢，結合在整車品質培育過程的實踐體會，從前端模塊定位分析、白車身安裝點精度提升、前端模塊定位改善方案、前端模塊安裝夾具調試及維護等方面探討了前端模塊的定位方式。

前端模塊；定位方式；精度提升

0 引言

隨著汽車造型發展趨勢復雜化，前圍外觀出現多棱線、多弧形、長亮條配合，前端模塊定位穩定性要求越來越高。前端模塊的定位，以保證前圍外觀配合為目的，包括發罩與格柵亮條的間隙段差、格柵與前大燈的間隙段差等，涉及前端模塊在安裝夾具上的定位方式、安裝夾具在白車身的定位方式、白車身安裝點的精度、前端模塊安裝夾具的調試和匹配、前端模塊安裝夾具的測量及維護等。新車型導入階段，確定前端模塊的結構及其定位方式，能夠避免后期尺寸精度風險，決定了后續整車前圍品質培育的工作重心。

1 前端模塊的定位分析及改善

現在以一種塑料方形框架結構的前端模塊為案例，從前端模塊夾具的定位方式、尺寸鏈計算、夾具穩定性幾個方面分析前端模塊的定位及改善方案。

一般情況，前端模塊都是通過夾具安裝在車身上，以保證前端模塊安裝的位置度和穩定性。前端模塊夾具不僅需要實現裝配功能，也需要滿足定位功能。

前端模塊在夾具上的定位必須遵循6個自由度的原則。如圖1所示，雖然使用兩顆銷定位X方向，但是由于前端模塊零件厚度只有3 mm，前端模塊下端X向存在定位不穩定問題，需增加X向的定位塊X3、X4以避免旋轉，如圖2所示。只有在滿足3-2-1原則的情況下，才能保證前端模塊定位的穩定。

圖1 前端模塊在夾具定位示意圖(改善前)

圖2 前端模塊在夾具定位示意(改善后)

前端模塊夾具在車身上的定位需要從全局出發，夾具的定位盡量避免基準轉換，減少尺寸鏈和公差累積，直接保證尺寸功能。

根據圖3并結合表1，運用蒙特卡洛公差分析方法進行尺寸鏈計算可得，裝配公差3σ=±2.1 mm。若前端模塊安裝夾具和發動機罩安裝夾具共用一個定位孔，根據圖4和表2，尺寸鏈計算結果為3σ=±1.2 mm。從尺寸鏈環和計算結果來看，兩套安裝夾具共用一個定位孔，減少了2個尺寸鏈環，避免了車身精度波動帶來的影響，優化了外觀匹配問題，有利于保證發動機罩與格柵亮條間隙段差的穩定性。

圖3 不共用定位孔尺寸鏈環

變量零件/工藝描述公差/mmA1格柵亮條尺寸邊界精度±07A2前端模塊尺寸注塑基礎公差±07A3前端模塊夾具精度裝配基礎公差±02A4發動機罩安裝夾具精度裝配基礎公差±02A5前端模塊夾具定位孔尺寸焊接基礎公差±10A6發動機罩安裝夾具定位孔尺寸焊接基礎公差±10A7發動機罩總成焊接基礎公差±07

圖4 共用定位孔尺寸鏈

變量零件/工藝描述公差/mmA1格柵亮條尺寸邊界精度±07A2前端模塊尺寸注塑基礎公差±07A3前端模塊夾具精度裝配基礎公差±02A4發動機罩安裝夾具精度裝配基礎公差±02A5發動機罩總成焊接基礎公差±07

前端模塊夾具在車身上Y向的定位，采用了Y向自動對中結構，如圖5所示，該結構能夠吸收車身Y向波動導致的偏差，更加容易保證前端模塊安裝的一致性。

圖5 Y向自動對中結構

前端模塊夾具的設計，需要考慮夾具的重心，避免夾具在車身的定位旋轉，保證前端模塊安裝的穩定性。

2 車身安裝點精度提升

前端模塊通過夾具安裝在車身上，白車身上夾具定位點的精度及穩定性決定了前端模塊的位置及其周邊零件的配合情況。

案例：如圖6所示，某車型前端模塊Z向定位孔設置在前端板上，前端板焊接在外購零件前縱梁上，經過前機艙、地板總成、白車身焊接，前端模塊夾具定位孔偏差累計嚴重，夾具定位一致性難以保證。

圖6 前端板裝配關系

目前部分車型通過激光切割的方式提升前端模塊Z向定位孔精度。在白車身總成焊接的最后工位，使用激光設備將前端板與白車身搭接型面切割，消除前工序公差累積影響，最后工序焊接前端板，直接保證了前端模塊夾具Z向定位孔的精度。該方案需要投入激光設備、機器人和自動線夾具等設備，投資成本較高。

3 前端模塊定位方式改善方案

現參考整車裝配設計打斷尺寸鏈、減少尺寸鏈環的設計趨勢，探討一種通過L形支架結構改善前端模塊精度的定位方式。如圖7所示，為避免前工序的公差累積，增加一個L形支撐支架，該支架與前縱梁通過X向型面搭接，利用Z方向的長圓形安裝過孔吸收前工序公差累積，通過焊裝裝配線夾具固定在白車身上，利用Z向型面直接定位前端模塊，避免了前端模塊夾具偏差和定位旋轉等問題，打斷尺寸鏈環，直接保證前端模塊Z向安裝功能。當整車前圍零件精度超差時，也可以調整裝配線夾具的墊片，適配調整L形支架位置，快速應對前圍外觀配合問題。

圖7 L形支架定位示意

L形支架的方案投資成本低，對生產線和車身結構的限制少，前端模塊安裝穩定性和一致性較好，能夠及時解決前圍外觀配合問題，有效保證生產品質。

4 前端模塊夾具調試與檢測

前端模塊夾具定位機構需要使用墊片可調整，以吸收零件、白車身和夾具公差累積導致的偏差，滿足品質培育階段的適配調整需求。調整墊片規格一般為1、0.5、0.3和0.2 mm。

前端模塊夾具適配調整后，需記錄調整量，固化現有夾具精度，并進行日常點檢和維護。圖8為一種前端模塊夾具精度檢測設備。該設備通過模擬前端模塊夾具的定位塊和定位銷，快速確認夾具精度是否合格，作為夾具異常恢復和檢測的基準。當夾具定位銷出現異常或需要檢測定位銷精度時，將夾具放置在設備上，若定位銷不能進入設備的檢測孔，說明定位銷精度出現偏差，需調整墊片恢復定位銷精度，若定位銷能夠順利進入檢測孔說明夾具精度合格。

圖8 前端模塊夾具精度檢測設備

5 結束語

前端模塊定位方式需要在設計階段進行充分考慮，確定合理的定位結構，減少尺寸鏈環節，也需要在品質培育階段采用先進的分析技術和測量設備進行綜合控制，如力學CAE分析、尺寸鏈3DCS校核、尺寸偏差大數據實施研究等，以更加有效地保證前圍尺寸精度和整車外觀商品性。

[1]石振東.尺寸鏈理論及應用[M].哈爾濱:黑龍江科學技術出版社,1993:165-169.

DiscussiononthePositioningModesofAutomobileFrontEndModule

FEI Wenzheng，ZHU Bin

(Technology Center Department，Guangzhou Automobile Group Motor Co.，Ltd.， Guangzhou Guangdong 511434，China)

The front end module is the basis to ensure the appearance matching of the front of the vehicle, and its positioning accuracy will affect the vehicle’s aesthetic perception. Referencing the design trend of breaking dimension chain and reducing dimension chain loop in vehicle assembly,combining with the practice experience in the process of cultivating vehicle quality,the positioning modes of the front-end module were explored from the points of front-end module positioning, BIW installation point accuracy improvement, front-end module positioning improvement scheme, front-end module fixture installation commissioning and maintenance.

Front end module; Positioning modes; Accuracy improvement

U46

B

1674-1986(2017)11-047-03

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.11.011

2017-07-20

費文錚(1975-)，女，學士，工程師，研究方向為機械類(尺寸工程)。E-mail：feiwz@gacmotor.com。