汽車尾燈周邊外觀配合關鍵影響要素分析與研究

朱紅平 周勇強 劉潔敏

摘 要：尾燈周邊外觀配合的影響要素非常多，包括設計結構、單品精度、總成精度、車身精度、裝配精度等，這些各汽車制造公司都已作為品質要點進行了管理，即便如此，仍無法完全保證尾燈周邊外觀配合，文章在上述常規要點管控基礎上，基于設計配合結構、定位基準、制造工藝等多方面，分析了3項影響外觀配合的關鍵要素。實踐表明，解決這3項關鍵要素，能有效提高尾燈周邊外觀配合問題點的解決效率及品質穩定性。

關鍵詞：外觀配合;尾燈;定位;公差

中圖分類號：U463.65 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）14-65-04

Abstract： There are many factors to inflect the appearance surrounding the tail lights， including the designing of a single product structure， parts accuracy， component parts accuracy， body accuracy and assembly accuracy. These factors have been used as the key points of quality management in the car manufacturing companies. Even so， it still can not fully guarantee the appearance surrounding the taillights. Except for these conventional control points， in this article， we have research the 3 key elements about the designing structure， locating datum and manufacturing process， which affect the appearance of the tail lights. Research shows that the solution of these 3 key elements， can effectively improve the problem-solving efficiency and quality stability about the appearance surrounding tail lights.

Keywords： Appearance; Taillight; Clearance; Locating datum; Tolerance

CLC NO.： U463.65 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）14-65-04

1 前言

轎車車身的外觀配合質量，直接影響客戶對整車的視覺感受，高質量的車身配合也是制造商高水平工藝控制能力的體現，因此提高車身外觀配合問題點解決效率，是制造商的核心利益訴求[1]。

車身配合所涉及的零部件主要有車身開閉件、前大燈、尾燈、前后保險杠等，其中尾燈周邊外觀配合是新車型開發中的難點之一[2]。轎車尾燈區是體現轎車整體造型風格的重要組成部分，它與周邊零件的配合間隙和面差體現了整車的設計水平和制造水平。

2 尾燈周邊外觀配合要素分析與研究

2.1 尾燈周邊配合模型介紹

尾燈周邊外觀配合要求，如圖1&圖2所示，包括尾燈與側圍外板的配合Ⅰ、尾燈與后保險杠的配合Ⅱ、尾燈與行李箱蓋的配合Ⅲ。尾燈周邊外觀配合就是要求上述Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區域的配合間隙、面差滿足設計要求。尾燈周邊外觀配合不僅是為了保證汽車后部外觀視覺感受，更是為了保證其相關的機能性能。例如，尾燈與側圍外板逆面差可能導致風切音;尾燈與側圍外板干涉可能導致掉漆后生銹等，所以外觀配合保證至關重要。

2.2 關鍵要素分析與研究

影響尾燈周邊配合的要素非常多，包括設計結構、單品精度、總成精度、車身精度、裝配精度等，這些都是最基本的影響要素，已作為各汽車制造公司的重點管控項目，但仍無法快速解決尾燈周邊外觀配合的問題點。本文基于過往對尾燈周邊配合的研究與實踐，在上述常規管理項目確保的基礎上，發現了3個容易忽略的關鍵要素，此3個要素的管理直接決定了尾燈周邊外觀配合的狀態。

2.2.1 關鍵要素一，定位結構設計的合理性分析

設計上，應考慮定位結構的合理性，確保裝配位置穩定。一個自由的剛性體其空間位置的不確定性可以按照直角坐標系分解為6個自由度，即沿著X、Y、Z坐標軸的移動和繞著X、Y、Z坐標軸的轉動，只要約束了這6個自由度，該剛性體的空間位置就確定了[3]，對于車身零件，原理相同。如圖3所示，該尾燈安裝結構，按照3-2-1的定位原則，限定了6個自由度，并且考慮到尾燈后部重量較大，在后部還增加了一個Z方向的輔助定位，防止定位偏前導致尾燈下沉的不良。

部分車型因為空間布局的原因，無法設計最合理的定位結構（參考圖3基礎上，取消后部Y方向定位和Z方向輔助定位，即為常見的定位不合理結構），則會影響尾燈周邊外觀配合。

本課題基于圖3結構的車型，通過取消尾燈后部Y方向定位銷和Z方向輔助定位銷，模擬定位設計不合理的結構。通過實車試驗，在各單品、總成、白車身等精度OK的情況下，對比分析了定位結構合理與不合理狀況下，對外觀配合的定量影響。

選用了不同定位結構的車型做對比，7#、8#、9#為圖3定位結構的車輛;7#、8#、9#為圖3基礎上，取消后部Y方向定位和Z方向輔助定位結構的車輛。間隙設計基準1.0±0.5mm，面差設計基準0.7±0.5mm。實測相應車輛間隙配合數據如下圖4、圖5;面差數據如下圖6、圖7所示。

以上結果表明，定位結構合理時，外觀配合間隙/面差都在設計基準內，且偏離設計中心值Max0.4mm;定位結構不合理時，外觀配合部分間隙/面差超差，Max0.6mm，且每次配合的波動較大。

根據以上試驗結果，定位機構不合理時，會導致外觀配合間隙/面差NG。如果因為布局空間的原因，無法完全在6個自由度全部設定定位，則需要考慮裝配制造工藝中，追加輔助定位治具，確保外觀配合。

2.2.2 關鍵要素二，尾燈支架與側圍外板的配合公差設定的合理性

白車身精度對尾燈周邊配合有至關重要的影響，而尾燈支架與側圍外板配合面的公差又是決定尾燈安裝部位白車身精度的重要因素。

如圖8&圖9&圖10，尾燈支架與側圍外板配合間隙為0mm。某車型初始設計基準，尾燈支架與側圍外板單品的配合面公差都設定為±0.5mm。此設定將會在側圍外板與尾燈支架同時偏向負公差時產生干涉，干涉后將會導致尾燈支架旋轉，影響安裝尾燈的定位孔精度，最終導致尾燈周邊外觀配合NG。

對尾燈支架的公差進行設計變更為（0，+1）后，預計尾燈周邊外觀配合將得到有效改善。

為了驗證，進行了如下試驗，分別對尾燈支架公差變更前后的車輛進行外觀配合試驗。1#、2#、3#為公差變更前（公差±0.5）的車輛;4#、5#、6#為公差變更后（公差0，+1）的車輛。其中間隙設計基準1.0±0.5mm，面差設計基準0.7±0.5mm。實測相應車輛間隙配合數據如下圖11、圖12;面差數據如下圖13、圖14所示。

從以上數據可知，公差變更前，配合間隙/面差超差，Max1.1mm;而公差變更后間隙/面差均在設計值范圍內。此結果表明，配合間隙為0mm的兩個剛性零件，為了確保最終配合狀態，需要設定相容性公差，在其中一個零件公差偏向不利時，另一個配合零件公差可以進行相容性吸收，從而確保總成精度。

2.2.3 關鍵要素三，裝配工藝（尾燈螺栓緊固順序）設定合理性

尾燈固定螺栓的緊固順序，會影響尾燈周邊的外觀配合。不同定位結構，需要設定與之適應的裝配工藝。我們通過對圖3所示結構的車型，采用相同零件，按照不同的緊固順序進行緊固進行了試驗，確認尾燈固定螺栓的緊固順序對配合的影響。

參考圖15所示，采用不同的螺栓緊固順序方案，各進行10次裝配，得到了尾燈與側圍外板配合的間隙、面差的波動值，即最大間隙、面差與最小間隙、面差的差值。方案1螺栓緊固順序為a→b→c→d;方案2螺栓緊固順序為a→b→d→c;方案3螺栓緊固順序為b→a→c→d。

各方案下實測波動值如圖16、圖17、圖18、圖19所示：

從實測數據分析可知，不同的裝配順序，對外觀配合的影響大小不同。方案1的安裝順序，對尾燈周邊配合的波動影響最小，Max0.4mm，是最優化的裝配工藝。

通過實踐，對于上述影響尾燈周邊配合的關鍵要素進行控制以后，最終能有效確保制造達到設計的配合要求。

3 結論

本課題研究了影響尾燈周邊配合的關鍵要素，并從設計與制造兩方面對關鍵要素進行了分析與研究，提出了關鍵要素設計基準及工藝優化的原理及方法。通過實踐，在常規設計要素及制造要素保證的基礎上，再對上述關鍵要素的進一步保證與完善，能快速有效保證尾燈周邊的外觀配合，較過往車型在問題解決效率及解決后的穩定性方面，都有大幅提升。

參考文獻

[1] 周江奇.車身裝配尺寸鏈生成方法[J].機械工程學報，2005，41（7）： 164-168.

[2] 胡俊舟等.淺析汽車車身外觀匹配[J].模具制造，2013，（10）：80-84.

[3] 張樹森.機械制造工程學[M].沈陽：東北大學出版社，2001.