高效的車門姿態控制方法

孫偉龍

神龍汽車有限公司技術中心 湖北省武漢市 430056

1 引言

隨著汽車行業迅猛的發展以及人們生活品質的不斷提高，消費者對于汽車產品的需求日益提升，除了安全、可靠，消費者越來越關注汽車的外觀和操作愉悅性。車門是車身側部最為主要的組成部分，其精細程度以及操作的愉悅性給消費者對于產品最直接的感受，影響消費者的購買欲望，因此主機廠對于車門姿態的控制尤為重視，其直接影響車門的間隙面差、開閉噪音以及操作手感。車門的工藝過程復雜、尺寸鏈長，大多數主機廠對于車門姿態的控制還離不開人工返修的環節，本文介紹的車門姿態控制方法無需人工返修，提高了生產效率，同時更好地保證了消費者對車門的需求。

2 車門姿態的影響因素

從最直觀的角度，車門的定位出發，將車門姿態的影響因素分解到車身坐標系的三個方向，即X、Y、Z三個坐標軸。其中，車門姿態X向依靠孔和面定位，Y向在孔和面定位的基礎上，因車門關閉狀態密封反力的作用，還需要考慮車門Y向頂起量。這些主要通過對沖壓件、密封條以及工裝夾具符合性的控制得以保證，在現有的成熟工藝下，比較容易控制。而車門的Z向，在孔定位的基礎上，要實現門鎖與鎖扣的配合，由于車門及其附件的重力作用，車門不可避免會出現形變，即車門下沉，容易導致門鎖與鎖扣的嚙合不對中，在開閉車門時兩者干涉，產生車門開啟抖動、關閉困難、開閉異響等缺陷。綜上所述，車門下沉是控制車門姿態的重難點，以下就從車門下沉的控制方法出發闡述一種高效的車門姿態控制方法。本文只針對最常見的旋轉式車門。

3 常見的車門下沉控制方法

車門的裝配工藝決定了車門下沉的控制方法，而車門的裝配工藝取決于鉸鏈的結構。為了實現車門的開閉，旋轉式車門鉸鏈都會包含固定于車身的固定頁板和固定于車門的活動頁板，對于絕大多數主機廠，其固定頁板與活動頁板都是不可拆卸的。因此裝配工藝為鉸鏈與車身先裝，車門總成再與車身裝配或鉸鏈與車門先裝，然后再整體與車身裝配。[1]無論采用以上哪種方法，車門裝配過程的定位都只在鉸鏈上，通常采用臺階螺栓定位，公差較大（±0.5mm），另對于門鎖S點的下沉量因尺寸鏈太長，且沒有專門的監控措施，往往散差較大，難以只通過工裝保證。因此為了保證車門下沉后的門鎖與鎖扣正常嚙合，需要鎖扣去匹配門鎖的位置，這項工作需要整車下線時通過人工來完成。鎖扣會優先被預擰緊，在整車下線后，操作工通過開關門的手感感受車門門鎖與鎖扣是否出現干涉，然后松開鎖扣螺栓，對應向上或向下調整鎖扣位置，直至開關門過程門鎖與鎖扣不再干涉。根據經驗，這個過程通常需要2個操作工完成，分別負責每輛車的一側，一般需要40s/v。然而，為了保證總裝下線時，鎖扣的調整量不會太大以至于出現不可接受的間隙面差缺陷，焊裝車門通常還會安排2名操作工對白車身的車門下沉量進行返修，其返修方法是敲擊鉸鏈，一般需要25s/v。

綜上，這種車門下沉的控制方法，僅通過鉸鏈的初步定位，大致給出車門的姿態，對于門鎖的位置沒有精確的保證，因此，需要后續鎖扣去適配門鎖的位置，通常需要4名操作工返修操作，增加了操作工的勞動強度，也極為依賴操作工的技能，對于流水線而言，效率低下，一致性不好。

4 高效的車門下沉控制方法

4.1 鉸鏈與鎖扣的結構簡介

對于此種車門下沉控制方法，其最關鍵的因素在于鉸鏈的結構。如圖1所示，鉸鏈的交付狀態，活動頁板與固定頁板由襯套及臨時軸聯接，區別于其它結構的鉸鏈，此種鉸鏈的固定頁板與活動頁板在臨時軸拔出后是可以分離的，同時，鉸鏈的兩個定位銷分別布置在下鉸鏈的固定頁板與活動頁板。這些因素是此種車門下沉控制方法的關鍵。

圖1 鉸鏈結構

與鉸鏈結構相對應的，鎖扣的結構也完全不同。如下圖2，鎖扣的定位方式由之前所述的通過螺栓擰緊定位（無定位銷），變化為定位銷定位，意味著鎖扣將不能調整。

圖2 鎖扣結構

4.2 車門的裝配工藝

第一步，將鉸鏈通過樣架裝配于車門；第二步，將車門與鉸鏈總成通過假鎖扣與工裝裝配于車身；第三步，拆卸鉸鏈臨時軸，活動頁板隨車門進行部件分裝，固定頁板隨車身進行部件分裝；第四步，合裝車門，插入鉸鏈最終軸。如圖3，與常見的車門裝配工藝不同，此種方法在焊裝裝配車門時就通過假鎖扣的定位精確地確認了門鎖的位置（對應圖3中定位Y2、Z2），給車門預留了一定的可以調整的上旋量，即車門及附件重力帶來的下沉量，同時，因為車門分裝至重新合裝的過程，固定頁板與活動頁板的位置均沒有發生變化，幾乎可以認為，重新插入鉸鏈軸銷后，車門的定位沒有變化，僅車門下沉量這一個變化因素，所以在上旋量與下沉量相匹配的情況下，門鎖與鎖扣的嚙合通過車門的下沉自動保證，則無需后續的返修來實現。

圖3 車門定位

4.3 車門下沉調試方法

那么，如何來匹配車門的上旋量與下沉量呢？一方面，如圖4，前期需要進行CAE計算，以便從設計上保證此種工藝的可行性，包括車門鉸鏈CAE計算以確認鉸鏈剛性符合設計要求，以及白車身CAE計算，以便確認白車身系統剛性符合設計標準。以上的計算結果用于優化鉸鏈的結構、材料、車門鉸鏈加強板的結構、材料等，直至理論下沉量符合設計要求，以便確保工業化過程車門下沉的可控性。

圖4 CAE計算

在定義得以保證的基礎上，另一方面需要通過線外階段的跟蹤來確認實際的下沉量，即包括裝配鎖扣上旋量，其軸銷用于打緊鉸鏈時車門的定位，與車門門鎖處的U型槽間隙0.1mm，以及檢測鎖扣的上旋量，其軸銷用于白車身出焊裝時，車門下沉量的檢測，與車門門鎖處的U型槽間隙1.5mm。以上兩個上旋量的值通過在車門上劃線測量獲得。通過跟蹤，尋找到車門操作最佳狀態的車門門鎖與鎖扣的干涉量（通常公差為±0.75，并且中值不是0）以及車門整個過程的下沉量，就得到了裝配鎖扣和檢測鎖扣的上旋量。通常下沉量越大，現生產階段的散差就越大，理想狀態將下沉量控制在2.5±0.75mm。這樣，現生產階段只要做好相應的監控，整車下線狀態車門的下沉量便得以保證。

5 結語

（1）區別與常見的車門姿態控制方法，本文詳述的方法以工裝的定位及后期的監控取代了人工的返修，優化人員4名，提高了生產效率與產品的一致性，符合流水作業。

（2）同時這種方案在現生產階段具有一定的靈活性，在復雜的工藝過程中，如果某個環節出現問題，通過調整工裝可以快速的重新匹配，保證高生產節拍下，產品的質量和客戶的需求。