四重定位系統車門總成檢具的研究及應用

陳世濤，王海玲，李 輝，崔禮春

（安徽江淮汽車集團股份有限公司 技術中心，安徽 合肥 230601）

汽車白車身精度是工藝水平的重要指標，高精度的白車身不僅可以改善總裝零部件的裝配質量，同時也能提升車身外觀間隙品質[1]。

門蓋系統在整車中的地位十分重要，很多主機廠多調用大量的人力物力來提升門蓋質量，門蓋匹配的好壞直接影響整車的風噪、四門閉合力及密封效果。此外，玻璃升降困難、四門下垂嚴重、四門密封不良及閉合力過大一直為門蓋系統的三大難點，嚴重影響了門蓋性能。因此，在產品制造過程中，采用何種工藝和檢測定位方案對尺寸的積累、公差的滿足相當重要。

目前在整車開發過程中，沖壓件單件、包邊總成仍主要采用檢具進行檢測、調試、整改、驗收，以確認沖壓件精度是否合格、滿足裝車要求，鑒于此，檢具的結構和功能是否可實現對汽車零部件準確、直觀快速、有效的檢測尤為重要[2-3]。

1 車門包邊總成檢具應用現狀

目前，大多數車門包邊總成檢具通常以內板的定位孔和支撐面為基準來實現其檢測功能，具體為：根據零件在車身上的空間立體擺放，選取內板上距離相對較遠的兩個孔作為定位孔，約束空間坐標系X向和Z向，然后以內板上幾個相對平坦的面，作為支撐定位面，使用壓塊或夾鉗約束空間坐標系Y向。定位后，通過檢具上相應的檢測塊等功能附件完成檢測，使用該種車門總成檢具檢測仍存在一定問題：

（1）對車門包邊總成件進行檢測是以內板上的2個定位孔為定位基準進行檢測，而實際裝車過程中，車門包邊總成件與車身通過鉸鏈安裝連接，裝車后的檢測基準事實上已轉化為鉸鏈孔及鉸鏈安裝面，兩種不同基準下得到的檢測數據對比分析，有效性降低[4]。

（2）由于內板止口公差，內板止口與外板包邊間隙的存在，包邊加工時不可避免的會出現內外板相對位置發生偏差，進而導致包邊后的外板輪廓相對內板也發生偏差。基于此類內板止口及間隙偏差的存在會出現以下情況：常規的以內板為基準定位時，檢測的包邊總成輪廓不合格，而裝車后由于基準變化，檢測結果卻是合格的，或者相反，檢測的包邊總成輪廓合格，而裝車后由于基準變化，檢測結果卻是合格，也即現有常規的車門包邊總成檢具的檢測結果缺乏準確性和有效性，無法作為判斷依據有效指導包邊件的精度整改，若不詳細分析甚至會造成誤判、誤整改等不必要的問題。

（3）四門窗框的整體精度為車窗玻璃平穩升降的重要影響因素，且窗框位于整體上端，采用現有常規總成檢具內板定位的方式，當車門下方的定位出現微小偏差，上方的窗框精度偏差會數倍放大，同樣會導致窗框精度測量結果實際有效性較低。

2 四重基準定位系統設計

檢具作為控制工序間產品質量的主要檢測手段，如何實現精準、高效使用功能也就顯得非常重要，而沖壓件在檢具中的定位方式對其檢測結果的正確性與穩定性又起著決定性的作用[5-6]。

基于單個零件、包邊總成零件、整車裝配的搭接關系，并針對基準變化造成的精度檢測缺乏有效性問題，我公司某新車型開發過程中采用一種四重定位基準系統復合的車門包邊總成檢具，該總成檢具可實現四種定位基準下的總成周圈型面、輪廓、鎖孔、窗框等關鍵要素的精度檢測[7]。與普通總成檢具相比，該多功能總成檢具主要區別為：

（1）設置提拉式切換裝置，對車門總成Y向的正向進行約束，實現以車門內板上主/副定位孔、內板支撐為基準的內板定位系統，進行包邊總成檢測；同時設置與提拉切換裝置對應的夾鉗，可實現未包邊前內板銷總成結構的精度檢測，將檢測分析工作進一步細化，更便于精度偏差分析過程中問題查找及確認。

（2）增加了可選擇的以外板為基準的定位系統，以此基準可獨立檢測，檢測功能不受影響；該種檢測方式主要以周圈設置的頂絲、壓板及限位檢測塊為基準進行包邊總成件的檢測。

（3）增加了以窗框零件上的孔為主/副定位孔、窗框周邊設置的部分壓板壓緊定位為基準的窗框定位系統。

（4）增加了可選擇的以車門鉸鏈為基準的定位系統，該定位系統可獨立檢測，檢測功能不受影響；該方式主要以鉸鏈處的定位銷、車門下方的限位檢測塊及鉸鏈相對一側的壓板壓緊定位為基準的鉸鏈定位系統，進行包邊總成件的精度檢測。

以上四種定位系統在同一副總成檢具上實現，每套定位系統都是可拆裝、工作與不工作兩種狀態可切換，此外，四種定位系統相互獨立且可靈活轉換、檢測功能不受影響。因此，在車身精度提升過程中，不同定位系統下的精度檢測結果可以相互對比、驗證，綜合分析，進行精度影響因素問題點的識別和工裝整改，為調試整改提供真實、明確的工作方向，實現人力、物力、財力投入降低，調試周期縮短。

3 檢具結構設計及應用

以我公司新車型開發過程中的車門包邊總成檢具為例，如圖1所示，該包邊總成檢具主要包括：外板基準定位系統、內板基準定位系統、窗框基準定位系統、鉸鏈基準定位系統、底座、面差與輪廓檢測塊組件及窗框檢測卡板。其中，外板基準定位系統、內板基準定位系統、窗框基座定位系統、鉸鏈基準定位系統、面差與輪廓檢測塊組件、窗框檢測卡板均固定安裝在底座上；面差與輪廓檢測塊組件依照車門輪廓設置安裝在周圈；外板基準定位系統組件均勻布置在車門下方及靠近B柱的一側，與面差與輪廓檢測塊組件互不干涉的交錯布置；如圖8所示，鉸鏈基準定位系統中的鎖緊定位銷分布在與包邊總成中鉸鏈孔相對應的位置，同時使用車門下方外板定位基座組件上的限位檢測塊及與鉸鏈相對位置一側的調節螺桿進行支撐限位[8-9]。

圖1 多功能車門包邊總成檢具結構圖

3.1 外板基準定位系統

如圖2所示，外板基準定位系統主要由如圖2、圖3中所示的定位組件及壓板配合實現，定位組件分別布置在車門下方一側及相鄰靠近B柱的一側，而壓板均勻布置在輪廓周圈，其中壓板與頂絲配合使用實現車身Y軸方向的限位，定位組件主要進行相應位置輪廓邊緣切向方向上（XZ平面）的限位。

如圖3所示，具體實現過程如下：首先將所有頂絲、壓塊、側向頂絲和內板定位銷組件調整到非工作做狀態，將總成制件放入，隨后調節側向頂絲，通過限位檢測塊進行包邊總成輪廓位置在車身坐標系XZ平面內的調整及定位；最后，壓緊所有壓塊并利用頂絲使包邊總成件與壓塊下表面充分接觸實現車身Y軸方向上的限位，并使用檢測工具檢測并記錄檢測數據。

圖2 外板基準定位系統

除了常規精度檢測外，該外板基準定位系統還可實現無需測量情況下周圈輪廓精度是否合格的快速判斷。如圖3所示，外板基準定位系統中的限位檢測塊在導滑槽中導滑導向運動，限位檢測塊上設置有基準線且導滑槽側壁上加工有基準刻度及基準定位孔，在實際檢測過程中，可以調整限位檢測塊使之抵在總成零件邊緣輪廓上，然后通過基準刻度偏差數值進行判斷偏差；或者將限位檢測塊刻度基準線調整至與導滑槽上的基準零刻度對齊，然后通過測量限位檢測塊與總成零件輪廓之間的間隙判斷輪廓偏差，該種組件裝置及測量方式的應用可實現包邊總成精度的初步快速判斷。

3.2 內板基準定位系統

圖3 外板基準定位組件

如圖4所示，內板基準定位系統主要包括內板定位銷組件、提拉式切換裝置組件、夾鉗。以內板作為定位基準進行包邊總成的檢測，結合圖5、圖6，其具體操作過程如下：首先將其它定位系統的工作部件均調整到非工作做狀態，內板定位銷組件、提拉式切換裝置調節至工作狀態，將制件放入檢具內，以內板定位銷進行車門內板的定位，以提拉式切換裝組件上的S面基準塊為基準面進行基準定位。為了提高操作安全性，可將周圈個別壓塊進行單方向限位，防止零件掉落。待零件平穩固定后進行總成面差、止口的精度檢測。

圖4 內板基準定位系統

如圖5a、5b所示，內板基準定位銷組件結構主要包括：定位銷1、安裝板2、轉換手柄3，其中安裝板具有倒“L”型卡槽，轉換手柄穿過倒“L”型卡槽與定位銷固定聯接，定位銷主體為圓柱形，與安裝板通過可轉動、可上下移動的滑動配合安裝。如圖5a所示，當轉換手柄放置于倒“L”卡槽底部時，定位銷下移沉至底部，處于非工作狀態；當轉換手柄位于倒“L”卡槽的平臺部上部左端時，定位銷上移處于工作狀態，即圖5b所示狀態，可以對車門內板上的定位孔進行定位。

如圖6a、6b所示，提拉式切換裝置的結構主要包括：S面基準塊1、安裝基座2、拉環3、彈簧4、墊片5、螺栓6，該提拉式切換裝置作為一個整體安裝在沖壓檢具本體上。其具體裝配關系及作用如下：S面基準塊1頂部為基準面，內板基準定位系統工作時，與車門內接觸起到基準面支撐作用；中部帶有法蘭結構，用于工作狀態和非工作狀態切換；下部為光滑圓桿13，起到導向作用，且光滑圓桿底部帶有螺紋底孔。安裝基座2通過螺釘固定安裝在檢具本體上，安裝基座2中間帶有兩個平行凸起的臺階，且兩個臺階之間形成的方形槽中間有圓形過孔。S面基準塊1依次穿過安裝基座2上的圓形過孔、彈簧4，螺栓6穿過墊片5通過螺紋配合安裝在S面基準塊1上。

圖5 內板定位銷組件工作狀態轉換圖

工作狀態時，S面基準塊1為拉起狀態，中部法蘭支撐在安裝基座的臺階上，此時彈簧3處于壓縮狀態。工作時將板件放在檢具上，S面基準塊1上的基準面與板件接觸，起到檢測支撐作用。工作狀態切換時，將拉環3提起并旋轉90度，S面基準塊1下沉至方形槽內，如圖6b所示，進入非工作狀態。

圖6 提拉式切換裝置組件工作狀態轉換圖

通過該種提拉式切換裝置的應用，可實現多功能總成檢具不同定位系統狀態下避免過定位，同時也可有效避讓干涉。此外，當進行精度校正或數據變更整改時，可通過在安裝基座下增加墊片或加工安裝面實現，操作簡單方便。

3.3 窗框基準定位系統

車門窗框沖壓件多為輥壓件，匹配安裝車窗玻璃，焊接后總成成體精度要求較高，否則容易導致玻璃升降不穩、異響，玻璃升降機易損毀，使用壽命短，因此，為提高窗框部分及整體精度，在車門包邊總成檢具中增加窗框基準定位系統的檢測方式。

如圖7所示，窗框基準定位系統主要包括窗框定位銷及窗框壓板，生產檢測過程中首先使其它定位系統工作機構置于非工作狀態，將總成制件放置在在檢具上并通過窗框定位銷對窗框沖壓件上的孔定位實現總成的孔定位，然后通過窗框壓板對窗框部分位置進行夾持壓緊，周圈可適當使用壓塊非夾緊限位，提高操作安全性，定位完成后即可進行窗框基準定位系統下的總成精度檢測。

圖7 窗框基準定位系統

3.4 鉸鏈基準定位系統

汽車車門總成主要通過鉸鏈安裝于車身，在整車精度評測中，車門總成精度將以鉸鏈為連接載體實現精度公差及尺寸工程相關數據指標的轉移。因此，鉸鏈基準系統下的車門總成精度檢測亦十分必要。

如圖8所示，鉸鏈基準定位系統主要包括壓塊、限位檢測塊、鎖緊定位銷、調節螺栓，其中，鎖緊定位銷模擬車身安裝緊固螺栓，將車門總成固定在檢具上實現車門閉合狀態下的精度檢測；為防止重力過大下沉，使用外板基準系統中的限位檢測塊對車門地板輪廓進行抵接限位。此外，在靠近B柱一側設置有調節螺桿，對車門內板進行適應性支撐，同時配合一個壓板進行非壓緊性限位防止車門開合外張，保證精度檢測穩定性的同時提高操作安全性。實際檢測過程中，通過鉸鏈鎖緊定位銷有效連接，并使用其它部件輔助定位后，即可實現整車裝配狀態下的車門總成精度檢測。

圖8 鉸鏈基準定位系統

在實際生產調試驗證過程中，通過不同的定位基準對汽車車門包邊總成進行檢測，會得到四組不同狀態下的檢測數據，可結合包邊總成在裝車過程中的實際質量狀態進行判斷，從中選取更直觀、有效的一組檢測數據作為精度提升整改的依據[10]。

該四重基準定位系統復合的多功能車門包邊總成檢具可實現不同定位基準下的精度檢測，從而建立不同條件下單件、包邊總成及整車裝配之間的關系，為沖壓件調試整改、問題點識別提供有效的指導依據。檢具實物如圖9所示，已在實際生產中有效應用并有效指導車門系統精度提升。

圖9 檢具實物圖

4 結束語

檢具作為沖壓件的檢測工具，其檢測結果的真實性和有效性將直接影響整車精度，本文所述的四重基準定位系統的多功能車門包邊總成檢具可實現不同定位基準下的精度檢測，從不同角度反應零件的精度狀況，為質量問題分析及不合格原因的確認提供了有效的參考依據，避免調試過程誤判誤整改，有利于提高整改效率，為整車精度快速提升提供保障。