背門與后保Y向間隙優(yōu)化研究

時(shí)凱 羅軒 陳爽 陳學(xué)軍

摘 要：作為四大覆蓋件之一的背門區(qū)域是直接影響消費(fèi)者對整車美學(xué)感官的關(guān)鍵區(qū)域，結(jié)合車身設(shè)計(jì)及工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)，對于背門與后保Y向間隙問題結(jié)合尺寸鏈進(jìn)行分析。識(shí)別出可優(yōu)化改進(jìn)的尺寸鏈環(huán)，并明確優(yōu)化后的尺寸鏈。得出一套系統(tǒng)的定位方案，優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)控制該區(qū)域尺寸質(zhì)量控制，大大改善美學(xué)功能。

關(guān)鍵詞：尺寸工程;尺寸鏈;定位設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U463.8 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）21-89-04

Abstract： As one of the four covering parts， the tail gate area is the key area that directly affects the consumers' aesthetic sense of the whole vehicle. Combined with the body design and industrial experience， the problem of y-gap between tail gate and rear bumper is analyzed in combination with the dimension chain. The optimized dimension chain is identified， and the optimized dimension chain is defined. A set of systematic positioning scheme is obtained to optimize the design， realize the control of the size and quality of the area， and greatly improve the aesthetic function.

Keywords： Dimension engineering; Dimension chain; Positioning design

CLC NO.： U463.8 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）21-89-04

前言

隨著人們對汽車了解的深入，消費(fèi)者在選購汽車時(shí)，性能和外觀均為影響決定的重要因素。而外觀的好壞決定了第一印象，是吸引消費(fèi)者的關(guān)鍵因素。

SUV車型的連年火爆，各大主機(jī)廠均在不斷推出擁有兩廂車外形的SUV車型。相對與三廂車，兩廂車的尾部造型上有著明顯的不同，背門與后保的配合界面整體上較長。周邊間隙缺陷頻次也對應(yīng)增多。本文結(jié)合尺寸工程從定位設(shè)計(jì)的角度分析并給出了一種有效保證背門與后保Y向間隙的定義設(shè)計(jì)方案。

1 感知質(zhì)量及車身幾何尺寸工程簡介

感知質(zhì)量是指顧客（感知上）對產(chǎn)品品質(zhì)的感受。感受包括：看、聽、摸、聞、感覺、主觀、情感、直覺等方面[1]。背門與后保間隙配合精致程度作為后臉美學(xué)感知區(qū)域的主要界面[2]，能讓顧客感覺到設(shè)計(jì)和制造的精細(xì)程度，給客戶以最大程度的愉悅感，使顧客的滿意最大化。

車身尺寸工程是一個(gè)覆蓋了車身設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、零件制造和裝配全過程的概念，包括整目標(biāo)值的定義、零部件造型設(shè)計(jì)及定位設(shè)計(jì)和公差的設(shè)計(jì)與校核、工業(yè)化階段偏差分析等，因此會(huì)涉及到工業(yè)化階段的夾具、檢具設(shè)計(jì)，以及制造過程車身尺寸問題的分析解決與改進(jìn)等[3]。

2 兩廂車背門后保間隙現(xiàn)狀及分析

2.1 現(xiàn)狀

如圖1所示，某車型上豎直方向上存在左右對稱的兩處Y向間隙，并且在整個(gè)尾部更為直觀。為滿足美學(xué)目標(biāo)，如圖中①所指區(qū)域的間隙范圍規(guī)定了單點(diǎn)間隙大小，單邊間隙均勻性，左右間隙對稱性的質(zhì)量目標(biāo)。

受車身、零件和裝配質(zhì)量的影響，此處將存在一系列問題。

2.2 分析

目前已經(jīng)識(shí)別出該區(qū)域的存在無法達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，我們需要通過產(chǎn)品與工序進(jìn)行優(yōu)化，包括定位系統(tǒng)，裝配工序，公差設(shè)計(jì)等[4]。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)或裝配過程中，分析和解算裝配尺寸鏈?zhǔn)潜ＷC裝配精度，即保證產(chǎn)品有關(guān)技術(shù)指標(biāo)極為重要的手段[5]。我們借助尺寸鏈進(jìn)行分析。

根據(jù)背門與后保Y向間隙的形成，我們可以得出背門與后保Y向間隙的尺寸鏈環(huán)，如表1。

如圖2，背門總成在車身上定位方式：通過兩鉸鏈在車身頂蓋后橫梁分別定位XYZ和XZ方向，通過鎖和鎖扣嚙合，在后圍板定位X向。

鑒于背門的定位方式，如圖3所示，車身鉸鏈定位面處的波動(dòng)會(huì)在背門下部被放大，界面越長放大效果越嚴(yán)重，放大效應(yīng)評價(jià)方式S=2×（?Z×D2/D1+?Y） 。其中：S為左右間隙對稱度，?Z為兩鉸鏈面的共面度，?Y為鉸鏈主定位Y向與左右尾燈Y向中心Y0的偏差，D1為兩鉸鏈軸中心的距離，D2為鉸鏈面到背門下邊緣的距離。

后保表皮與支架的Y向定位在靠近尾燈的上部，如圖4。但因?yàn)楹蟊１砥槿嵝约?dāng)后保與尾門的Y向配合界面較長時(shí)，靠近下部的向配合間隙難以由后保上支架控制。

根據(jù)背門與后保Y向配合界面的長短將背門分為長背門和短背門，其中背門與后保Y向配合界面大于200mm的為長背門。

因此，長背門的背門與后保界面極容易產(chǎn)生車身和零件尺寸波動(dòng)帶來Y向尺寸的偏差，導(dǎo)致背門與后保Y向間隙的不符合。

受正常工序能力和生產(chǎn)水平的限制，零件單件的符合性和純粹裝配散差不是可以快速實(shí)現(xiàn)有效提升的。因此，為縮短車身調(diào)試周期，降低對車身及零件的嚴(yán)格需求，降低線下返修工時(shí)，提高整車一次合格率，我們將對背門鉸鏈合裝和后保的定位方案進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，以此來減小該Y向間隙的尺寸鏈封閉環(huán)。

3 優(yōu)化方案

結(jié)合表1中已明確的尺寸鏈環(huán)，我們從中篩選出存在優(yōu)化空間的尺寸鏈環(huán)，明確并提出具體的優(yōu)化方案：

（1）優(yōu)化鉸鏈與背門合裝工裝，提高背門總成符合;

（2）蒙皮在中支架增加Y向，并通過工裝實(shí)現(xiàn)與鎖扣隨動(dòng)。

該方案通過提高原有鏈環(huán)的穩(wěn)定性和縮短減少鏈環(huán)數(shù)量來減小背門與后保Y向間隙的波動(dòng)。優(yōu)化后的尺寸鏈環(huán)見表2。

3.1 背門鉸鏈合裝方案優(yōu)化

背門與背門鉸鏈合裝時(shí)，Y向定位方案一般如圖5所示，Y1向與Z1通過圓銷與圓孔配合作為Y向主定位。為優(yōu)化背門總成的Y向符合性，對長背門，為保證背門整體Y向的符合性，在背門上部和下部分別進(jìn)行對中定位，如圖6。

3.2 后保定位方案

一般情況下，后保表皮的通過尾燈下支架形成Y向間隙的主要Y向定位：Y1，Y2。為解決Y向界面長時(shí)，對下部Y向控制不足問題，在中支架設(shè)置Y0，直接控制下部Y向間隙，如圖7。

Y0的實(shí)現(xiàn)方式為：在中支架中部開孔，蒙皮對應(yīng)位置卡片，形成類似銷孔配合的定位方式。

因鎖扣與鎖位置是統(tǒng)一的，所以背門下部Y向的位置與鎖扣的位置是一一對應(yīng)的。為實(shí)現(xiàn)背門下部間隙與后保下部間隙的直接關(guān)聯(lián)，減少尺寸鏈環(huán)，我們考慮實(shí)現(xiàn)中支架與鎖扣的關(guān)聯(lián)。 通過工裝保證中支架的Y向與鎖扣Y向同步，降低背門姿態(tài)放大帶來的影響，實(shí)現(xiàn)直接保證背門與后保下部的Y向間隙。定位及實(shí)現(xiàn)方式如圖8。

3.3 具體工序過程

鉸鏈通過合裝工裝完成與背門的合裝—背門總成通過鉸鏈自定位裝配在車身上—完成撐桿密封條裝配--鎖扣根據(jù)背門鎖隨動(dòng)裝配—完成尾燈及尾燈下支架裝配—中支架使用工裝定位Y向后裝配在后圍板上—完成側(cè)支架轉(zhuǎn)配—裝配后保蒙皮。

4 效果評價(jià)

4.1 尺寸鏈對比計(jì)算分析

新尺寸鏈由8個(gè)鏈環(huán)減少到5個(gè)鏈環(huán)，并避免了車身和尾燈符合性。

尺寸鏈的計(jì)算一般有兩種方法，極限法和統(tǒng)計(jì)法，前者屬于完全互換法，而后者多采用方和根法。本文基于零部件實(shí)際公差呈正態(tài)分布的假設(shè)，采用統(tǒng)計(jì)法，根據(jù)統(tǒng)計(jì)平方公差法（方和根法）[6]計(jì)算IT由為4.17mm 縮小為2.96mm，如圖9上下分別為原鏈環(huán)和新鏈環(huán)的尺寸鏈計(jì)算結(jié)果。

4.2 實(shí)車效果

本技術(shù)方案在我司某項(xiàng)目上開始驗(yàn)證嘗試，并在后續(xù)項(xiàng)目推廣實(shí)施，可以有效保障背門與后保的Y向間隙的符合性及穩(wěn)定性，降低了對車身及零件的尺寸需求，從而減少車身、零件的調(diào)試維護(hù)時(shí)間。

5 結(jié)論

結(jié)合尺寸鏈的研究分析，通過優(yōu)化背門和后保的相關(guān)定位方案設(shè)計(jì)，提高了兩廂車背門與后保Y向間隙的合格率，不但提高了整車下線質(zhì)量，還減少了生產(chǎn)過程中人力的投入（調(diào)整和返修）。

由于白車身的零件非常多，要從錯(cuò)綜復(fù)雜的尺寸中找出所需的相關(guān)尺寸是非常重要的，要在設(shè)計(jì)過程中盡量縮短各尺寸鏈環(huán);設(shè)計(jì)階段的工作對后續(xù)尺寸保證有極其重要的意義，準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)工作可以減少因?yàn)樯a(chǎn)過程中缺陷帶來的設(shè)計(jì)變更費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳輝.感知質(zhì)量評審在汽車開發(fā)中的運(yùn)用[J].上海汽車，2010（02）： 37-39.

[2] 王珂.基于用戶感知的汽車尺寸工程評審方法[J].汽車科技，2018 （1）：16-17.

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[5] 孫連福.基于車身開發(fā)的尺寸鏈設(shè)計(jì)[J].精密成形工程，2011（5）：78 -79.

[6] 李勝強(qiáng).設(shè)計(jì)尺寸鏈的計(jì)算方法和轉(zhuǎn)換[J].機(jī)械設(shè)計(jì)及制造，2019 （1）：212.