零件變形對尺寸匹配的影響探究

劉海波

摘 要：本文以整車制造工藝流程為依托，研究梳理制造過程存在的由于零件變形導致的尺寸匹配問題， 同時從功能需求、變形成因、措施總結等維度系統探究尺寸變形問題的工作思路。

關鍵詞：變形；尺寸配合；案例庫

1 引言

隨著汽車產業的高速發展以及汽車在民眾中的普及程度越來越高，汽車的尺寸匹配及感官質量越來越被消費者關注[1]。在目前的整車制造過程中，基于整車功能性（密封、行人保護、輕量化）要求，越來越多出現零件變形的情況，并對尺寸匹配產生一定影響。此類變形問題在尺寸前期辨識手段缺乏，且導致變形因素較多，相較于傳統的尺寸問題，難度更高且解決周期更長。本文依托整車制造工藝過程，系統闡述尺寸變形問題案例庫搭建思路，同時建立變形問題模塊化分析思路，指導前期同步工程及后期問題的解決。

2 研究思路

尺寸變形問題存在于整車制造各個環節，不易發現。根據整車制造過程，從零件、分總成、白車身、內外飾總裝到整車下線，梳理匯總各工藝環節尺寸變形問題案例。針對各個案例，以變形對尺寸匹配的影響、變形零件的功能需求、變形問題的解決措施等維度，研究分析變形案例，形成措施的總結、前期設計BP的完善，從而形成完整的尺寸變形案例庫，指導尺寸前期工作及問題解決。

3 研究框架

3.1 變形庫搭建

實際整車制造過程中，變形問題存在于零件制造、整車焊接、內外飾零件安裝、雨淋路試等各個環節。我們可以依托整車制造工藝過程，根據制造過程這條線，逐個工藝梳理，從無到有，梳理變形案例，搭建尺寸變形案例框架。對于各個主機廠尺寸工作而言，問題相關性較大的主要是車身、總裝這兩大工藝，圖1示以某主機廠某款車型為例，從零件parts 到白車身（A metric），白車身加四門兩蓋（B metric）形成C metric。C metric油漆后，進入總裝，完成內外飾及其他部分安裝后下線，得到整車（FVS metric），從而形成案例庫。

3.2 變形案例分析

針對各個案例，從尺寸匹配影響、功能需求、變形成因等維度分析，在保證功能需求的前提下，得到解決措施以及經驗總結，從而指導問題的分析以及前期設計過程。尺寸匹配影響一方面是直觀的DTS設計標準，另一方面則是精品車需求，究其根本，則為客戶需求。功能需求則是零件設計的根本，從整車質量要求出發，密封、NVH性能、行人保護等功能優先級高于尺寸匹配，零件變形導致匹配問題解決的過程，對功能的影響要降至最低，解決的方案如果影響了功能，那么該方案則是不能采用的。變形因素從產品結構分析可能有連接方式、結構強度、設計干涉擠壓等來源；從工藝過程分析則有運輸、烘烤、焊接、工裝等各個方面的影響。圖2總結了尺寸變形案例的分析框架，做參考。

4 案例介紹

在近期某車型生產啟動階段，發現側面GRC零件安裝于TAC（一種標準白車身檢具）后，GRC零件側面匹配點偏外0.75-1mm，而實際GRC斷面檢查尺寸OK，并不偏外。經過分析，GRC零件設計內部有唇邊，唇邊為保證車門的密封性功能要求，需要與鈑金有一定干涉擠壓，而正是由于該擠壓力過大，導致GRC零件安裝后偏外。該問題是一個較典型的零件變形影響尺寸匹配案例，GRC零件有整車密封及NVH保證的功能需求，而同時與后三角板零件或者側圍又有面差匹配要求。在此，我們可以借助FEA有限元分析[2]進行模擬，如圖3示，原始設計，GRC安裝擠壓后產生的擠壓力換算后達到1.4N/mm.從材料、干涉量、厚度三個維度考慮，減小干涉必定影響功能性，不能采用；厚度減薄，既可以繼續保證密封要求，也可以減弱擠壓力。如圖4示，唇邊減薄后，安裝擠壓力明顯變小，換算后0.16N/mm，最終也通過該方案，在保證功能的前提下，解決了零件安裝后偏外的問題。同時，經過該案例，我們也進一步完善設計BP，對于GRC零件，在原有的材料庫保證硬度范圍，干涉BP保證干涉量的基礎上，增加厚度BP，保證干涉力過大問題不在出現。

5 結語

本文介紹了零件變形影響尺寸匹配的案例庫梳理思路，從工藝流程方面系統闡述了案例庫的搭建方法，同時針對每個案例，詳述了分析思路及研究維度并舉例說明。整車制造發展日新月異，各個環節都在創新發展，實際也越來越多出現變形尺寸問題，尺寸工程工作也需進一步延伸，關注強度、材料、硬度、扭矩等潛在尺寸變形影響因素。

參考文獻：

[1]楊宇光.汽車外觀設計質量新型控制方法 [J].汽車廣角，2006，（10）：44-45.

[2]周傳月.SAMCEF有限元分析與應用實例.機械工業出版社，2009.