輥壓窗框精度保證方案淺析

劉定橙 胡瑞

1.吉利汽車集團有限公司 浙江省寧波市 315300 2.浙江合眾新能源汽車有限公司 浙江省嘉興市 314500

1 前言

車門作為整車的關鍵零部件，起著安全防護、美觀、密封隔音等作用，其外觀品質要求高、用戶體驗感強，它的制造精度直接反映了整車的質量和觀感效果。車門主要有三種形式，分別是整體式車門、分體式車門和無框式車門。分體式車門窗框部分為輥壓工藝，又叫輥壓車門，因為成本低，多適用于經濟型車型，其窗框總成經過輥壓、切角、拉彎、燒焊等多種復雜工藝后，精度的控制是整個車門尺寸提升過程中的重點和難點，因此本文對輥壓式窗框總成精度給出保證方案。

2 輥壓窗框總成概述

窗框總成可分為閉口式窗框和開口式窗框。閉口式窗框構成（圖1），a：后視鏡安裝加強板，b：A 柱上框，c：上框，d：B 柱，e：B 柱玻璃升降導軌，f：內水切橫梁，g：A 柱玻璃升降導軌；開口式窗框（圖2）相比閉口式窗框少了內水切橫梁。窗框上的A 柱、B 柱、上框、玻璃升降導軌都是輥壓件。

圖1 閉口式窗框

圖2 開口式窗框

窗框總成的制造工藝比較復雜，整體要求很高，部分車型的窗框除了常規的輥壓、切角、拉彎、焊接、打磨、矯形以外，還包含沖壓整形、包邊等工藝。

3 與窗框相關的DTS 要求

由于車型差異，窗框的造型和結構不同，但匹配要素基本一致。以某量產車型舉例（圖3），2F：前門窗框&前三角板，2J：側圍外板&前門窗框，2K：后門窗框&前門窗框，2P：側圍外板&后門窗框，2S：后三角窗&后門窗框，2AI：后門窗框&前門窗框。

圖3 與窗框相關DTS 要求

基于以上DTS 特征，對每一項進行分解，從而得出窗框總成的重點監控要素如下：

3.1 2F、2K、2S 三條縫隙的間隙要求：前后窗框的X 向輪廓開度必須嚴格控制，具體數值根據車型DTS 要求不同會存在差異，一般來說，要求小于0.5mm（圖4）。

圖4 窗框X 向開度

3.2 2F、2K、2S 間隙均勻度的要求：窗框的A 柱、B 柱以及C 柱單條間隙均勻度一般要求小于0.3mm。

3.3 2AI 前后門窗框B 柱Z 向的對齊度要求：需要前后門窗框B 柱上部Z 向間隙要確保穩定，偏差小于0.3mm（圖5）。

圖5 窗框間隙和面差要求

4 窗框結構設計對精度的影響

4.1 窗框供貨類型

窗框供貨類型分為開口式和封閉式，封閉式窗框開度完全由窗框總成決定，不容易發生變形，尺寸相對比較穩定，但對供應商制造能力要求比較高，一旦焊接，窗框開度固定，無法改變。而開口式窗框，X 向開度由車門總成夾具決定，矯形后容易反彈；運輸容易變形。

4.2 搭接面的結構設計影響

為了保證焊接的穩定性以及功能面的共面度，焊點區域盡可能設計成凸臺避讓結構。如內水切橫梁、后視鏡加強板等。

4.3 玻璃升降導軌設計對升降功能的影響

經驗證發現，與窗框一體焊接的導軌伸出橫梁的長度過長會影響玻璃升降功能（圖6）。窗框在預彎時，導軌下端會按比例放大偏轉（圖7），但總裝窗框被膠條頂出還原到正常狀態時，下部導軌因焊接固定不會同步還原，導致導軌彎曲，影響玻璃升降功能。

圖6 導軌延伸太長

圖7 導軌預彎，頂起前后變化

5 定位方案設計

5.1 總成RPS

窗框目前的RPS 定位方案已經趨近統一，X&Z 向采用輪廓定位、Y 向采用內密封面定位。某國產車型窗框總成定位方案（圖8），以輪廓定位的優點是以功能點作為定位基準，縮短尺寸連環，可以更好的保證窗框區域間隙和面差的穩定性。

圖8 總成測量定位基準

5.2 總成夾具MCP

輥壓件截面復雜，因此定位相對比較復雜。某車型夾具定位方案（圖9～10），A 柱以及上框縱向的X 向定位采用孔定位。在DTS 要求中，前后門B 柱Z 向對齊要求嚴格，因此，B 柱Z 向定位采用輪廓定位。輪廓定位更有利于尺寸控制，同時打磨預留量的控制也可以更加精準。

圖9 拼焊夾具定位

圖10 拼焊夾具定位

5.3 B 柱沖孔MCP

部分車型窗框有外覆蓋件，比如B 柱飾板，上框亮條等。飾板與亮條的定位打緊孔相對于輪廓邊的位置度非常重要。因此在對B 柱沖孔時，必須以外輪廓定位（圖11）。

圖11 分總成沖孔定位

5.4 切角定位

窗框A 柱、上框以及B 柱在切角之前，需要先沖定位孔，后續切角和拼焊都將以該孔作為縱向定位。切角定位（圖12）和壓緊必須盡可能靠近切角口，保證切角時輥壓件不發生變形。

圖12 切角定位

6 關鍵工藝注意事項

6.1 輥壓

輥壓型材的質量保證的關鍵在于輥輪組數，越復雜的零件，輥輪組的組數越多，理論上，輥輪組數越多輥壓質量越好，汽車車門窗框的輥輪組數根據橫截面造型復雜程度不同，控制在30～40 組之間。其次，需要確保輥輪自身的清潔度以及冷卻液的清潔度，臟污會導致輥壓件外觀缺陷。

6.2 拉彎

6.2.1 反彈量補償

在拉彎模的開發過程中，需要考慮拉彎反彈量，根據不同的材料的反彈系數，對數據進行仿真分析，補償反彈量。要求拉彎反彈后，剛好得到我們想要的彎曲弧度。

6.2.2 抽芯拉彎

拉彎空心型材時，必須使用配套拉彎內芯；防止拉彎時空腔變形，褶皺。

6.3 切角

切角精度要控制在0.1mm 以內，切口無飛邊毛刺；切角夾具需實現空間任意角度可調，以確保切角角度正確。

6.4 拼焊

成本考慮，目前大部分窗框拼焊采用的氣體保護焊，焊接變形較大，為了盡可能的減小焊接變形，必須要求拼接間隙在0.2mm 以內。為了確保匹配面差，拼接處的面差必須保證平整，拼接面差由工人裝件后自檢，面差不平的需要使用專用工具敲擊找平后焊接。為了保證B 柱與上框輪廓平齊，B 柱和上框需要使用輪廓定位（圖13）。

圖13 拼角搭接以及B 柱Z 向輪廓定位

6.5 打磨

打磨必須要有打磨臺面，不允許手持打磨，同時要將零件定位在打磨支架上進操作，可防止打磨時發生變形（圖14）。打磨完成后對打磨處的平齊度，共面度、輪廓度進行檢查。打磨時，必然會削去部分材料，因此要根據打磨量來定義打磨預留量。可以在設計時就將打磨預留考慮進去，也可以在拼焊夾具上進行調整。在打磨區域進行公差偏置處理，點A（+0.1/-0.4）、B（+0.1/-0.4）（圖15），預留了0.15mm 的打磨量。

圖14 打磨定位支架

圖15 打磨預留量示意

7 總結

按照公司技術標準化研究的要求，通過對整車DTS 需求、窗框設計結構、定位方案、工藝過程以及監控要素的研究分析，結合供應商走訪對標，總結出可行的窗框精度控制方案。在后續新車型開發中，用于指導數據審核和供應商開發過程審核，降低后期調試匹配難度。