轎車前大燈與翼子板間隙問題分析與處理

樊 成，張少雄，王小海，劉 歡

（廣汽集團汽車工程研究院，廣州 511434）

0 引言

隨著人類社會的進步和汽車產業的飛速發展，人們對工業品的外觀品質越來越重視，汽車消費者在汽車的選擇上也更加挑剔，越來越多的用戶更加關注汽車外飾件的細節匹配和美觀性［1］。企業要在競爭激烈的市場下得以長久生存，就必須要滿足客戶實際需求，并提高汽車外飾件的品質。

汽車的前部作為汽車的臉龐，其外觀品質的重要性不言而喻，而汽車前臉除了造型優美協調、線條流暢之外，相關的各零件之間DTS間隙的良好控制也是視覺感知質量重要的構成因素［2］。前大燈作為前臉的重要部分，是汽車造型的“眼睛”，是整個汽車造型的亮點所在，其周圈的DTS匹配間隙尤為重要。因此本文重點是通過對某個轎車車型的前大燈與翼子板的間隙匹配問題進行分析和處理研究，找出影響前大燈周圈DTS匹配間隙的主要因素，同時根據前大燈周圈DTS匹配間隙的主要原因，引出前大燈的定位方式及裝配工藝的探討。希望通過本文研究的問題尋找到該種造型風格及相關車身結構下前大燈最佳的地位方式及結構和相關裝配工藝，為后續相類似的造型提供一定的啟示作用。

1 問題描述

某轎車在品質培育的過程中發現，前大燈與翼子板在整車裝配完成下線后出現DTS匹配間隙不合格的問題，如圖1所示，盡管通過線下拆裝返修等手段，仍然很難滿足DTS間隙匹配要求。前大燈有時甚至需要打磨掉前大燈在翼子板上部的主定位銷，然后重新進行裝配才能勉強滿足要求。整車下線后不僅需要花費大量的人力物力修復，而且增加了制造成本，嚴重影響了整車外觀品質和工廠生產效率。

圖1 前大燈與翼子板間隙匹配問題

2 原因分析

2.1 尺寸鏈分析

首先運用3DCS三維公差仿真分析軟件，通過模擬翼子板、前大燈等裝配過程，對前大燈與翼子板的DTS間隙尺寸公差進行三維尺寸鏈分析［3］，根據圖2所示的三維尺寸鏈分析結果，可以確定影響前大燈與翼子板間隙的關鍵影響因素為前大燈精度、翼子板精度、前大燈定位方式等。

圖2 三維尺寸鏈分析

2.2 前大燈精度分析

根據對上述三維尺寸鏈關鍵鏈環的進一步分析，確定前大燈的自身精度是引起間隙匹配超差的關鍵因素之一。通過對問題車輛前大燈掃描分析，發現前燈的匹配間隙面往-X方向偏差-1.0 mm左右，與前大燈與翼子板匹配DTS間隙不良方向一致，如圖3所示。

圖3 前大燈精度掃描

前大燈匹配處實際偏差理論值為0±0.7 mm，供應商處隨機抽取5臺份前大燈并進行測量統計，統計結果顯示前大燈實際偏差嚴重，統計結果為-1.2±0.8 mm，如圖4所示，與問題方向一致，由此判斷前大燈精度偏差嚴重是導致前大燈與翼子板匹配間隙偏大的重要原因之一。

2.3 翼子板精度分析

根據對上述三維尺寸鏈關鍵鏈環的進一步分析，確定翼子板的自身精度是引起間隙匹配超差的另外關鍵因素之一。通過對問題車輛前大燈掃描分析，發現翼子板的匹配間隙面往+X方向偏差+1.7 mm左右，與前大燈與翼子板匹配DTS間隙不良方向一致，如圖5所示。

圖4 前大燈精度波動統計

圖5 翼子板精度掃描

根據翼子板GDT圖紙上的公差要求，翼子板與前大燈間隙匹配面輪廓度理論公差為±0.5 mm，隨機抽取5臺份翼子板并進行測量統計，發現統計結果顯示翼子板實際偏差嚴重，統計結果為1.6±0.6 mm，如圖6所示，與問題方向一致，由此判斷翼子板精度偏差嚴重是導致前大燈與翼子板匹配間隙偏大的另一重要原因。

圖6 翼子板精度波動統計

2.4 前大燈定位及裝配分析

前大燈的定位方式目前按照4Z-2Y-2X方式定位，如圖7所示，由于前大燈整體剛性強，按照剛體6個自由度約束定位的原則，前大燈的此種定位屬于過定位［4］。前大燈目前既定裝配步驟如下：

（1）放置前大燈于車身上；

（2）打緊翼子板上部主定位螺栓；

（3）打緊翼子板側面次定位螺栓；

（4）打緊前端板前部螺栓；

（5）打緊大燈橫梁前部螺栓；

（6）打緊大燈橫梁后部螺栓。

圖7 前大燈定位

通過對前大燈裝配過程的分解發現，第（4）步打緊前的前大燈連接支架（大燈側）與前大燈安裝支架（車身側）存在2 mm左右的間隙，如圖8所示，在按照既定安裝配打緊后，前大燈旋轉使后部形變位移，導致與翼子板匹配間隙面間隙突然變大0.7 mm，過程統計結果如圖9所示。

圖8 前大燈前部連接

圖9 前大燈裝配分解影響

結合前大燈的定位分析發現，前大燈的定位方式中X向出現過定位，另外上述前大燈安裝支架（車身側）由于車身制造累計公差往+X偏差1.5 mm，但是前大燈連接支架（大燈側）由于結構剛性好，無法吸收前大燈連接支架（大燈側）與前大燈安裝支架（車身側）之間間隙偏差，前大燈在強制打緊后導致后部旋轉與翼子板匹配間隙變大。

3 對策實施

3.1 前大燈精度改善

由于焊接過程中燈罩、殼體與焊接模具未貼平，焊接易偏移，通過對燈具焊接工藝調試，改善模具貼合度，從而改善了前大燈匹配面精度到理論公差范圍0±0.7 mm，改善后統計結果如圖10所示。

3.2 翼子板精度改善

根據對翼子板模具的調研分析，由于翼子板磨具部分區域研磨不夠充分，定位孔沖頭鑲塊精度不夠，導致翼子板上部大燈主定位精度偏差，通過對翼子板磨具充分研磨，重新加工，調整沖頭精度，提升翼子板上部大燈定位精度待理論公差范圍±0.5 mm之內，改善后統計結果如圖11所示。

圖10 前大燈精度改善統計

圖11 翼子板精度改善統計

3.3 前大燈的定位影響改善

（1）結構及定位改善

前大燈連接支架（大燈側）結構因為剛性強，無法吸收車身前部X向尺寸累計誤差［5］。利用CAE軟件分析的幫助，在滿足前大燈裝配剛度要求的前提下，盡量優化支架前部連接加強筋設計［6］（連接加強筋由5條改成3條，筋條厚度由2.5 mm改到1.5 mm），利于吸收X向累計誤差，如圖12所示。同時優化將前大燈的定位方式優化成4Z-2Y-1X，此處的X向定位取消，只保留連接作用。

圖12 前大燈連接支架

（2）定位及裝配工藝改善

根據前面的裝配順序驗證分析，由于前大燈裝配順序的第（4）步裝配會造成間隙突變，通過優化裝配順序，將前大燈第（4）步與第（6）步（最后一步）的裝配順序進行調換［7］。在前大燈裝配工藝順序優化之后，前大燈按優化后裝配步驟驗證前大燈裝配，測量燈具定位穩定性OK，間隙變化量在0.2 mm，滿足要求。

4 效果確認

在上述方案實施之后，連續對改善件的翼子板、前大燈進行了25套的尺寸精度測量，發現翼子板、前大燈相關精度基本在合格公差范圍內，合格率100%。同時跟蹤現場裝車情況，在使用新的裝配工藝方式和零件精度提升的措施之后，前大燈與翼子板的間隙基本穩定在1.1±0.7 mm，如圖13所示，合格率達到99%，此區域不用下線返修，提升了整車外觀品質及生產效率。整車感知品質提升明顯［8］。

圖13 前大燈與翼子板測量間隙統計

5 結束語

本文通過對前大燈與翼子板間隙匹配的問題研究，利用3DCS公差分析軟件確認影響該問題的3個重要原因，并制定了相應的優化解決措施。經過對解決措施進行驗證，很好地解決了前大燈與翼子板間隙匹配問題。

總結發現，前大燈與翼子板間隙匹配差的問題的關鍵因素在于前大燈定位方式，前大燈、翼子板等精度以及前大燈的安裝結構、安裝工藝順序等。從該問題的解決案例中，可以總結后續車型有用的經驗：

（1）前大燈屬于剛性零件，盡量不出現定位設計，前部的X向安裝點需要用來吸收X向累計公差，需弱化前部支架設計；

（2）前大燈的裝配工藝中，需要最后打緊前部的X向打緊點，以減少前部安裝點的影響。