基于3D掃描技術的后舉門受電撐桿變形量分析方法

趙 云，周 翰

（上汽通用汽車有限公司 整車制造工程部，201208 上海）

后舉門是汽車重要外觀件，其與后保險杠、尾燈、D柱飾板及車頂的間隙（Gap）及面差（Flush）匹配直接關聯感知質量[1]。隨著后舉門輕量化要求[2]，鈑金的厚度會越來越薄，同時新能源車帶動的科技化造型需求，舉門的造型會越來越復雜，因此，塑料舉門的應用會越來越廣泛。鈑金變薄、塑料后舉門的應用，均會導致舉門受電撐桿、氣彈簧的支撐作用，而舉門變形量有所加大，因此，后舉門受電撐桿的變形量分析及解決愈加成為了后部外飾匹配關注的重點。本文介紹了某款運動型多功能車（Sport Utility Vehicle, SUV）分析及解決塑料后舉門受電撐桿變形影響的實際案例，旨在不斷應用及完善基于 3D掃描技術的變形問題分析方法。

1 常規后舉門受電撐桿變形量分析方法

常規電撐桿變形量分析步驟如下：

1）去除電撐桿/氣彈簧；

2）調整舉門腰部bumper，使舉門與側圍面差接近DTS Nominal；

3）測量/掃描獲得舉門周圈間隙、面差尺寸；

4）加載電撐桿/氣彈簧，測量/掃描獲得舉門周圈間隙、面差尺寸；

5）對比加載電撐桿前后尺寸變化，分析變形量分布情況。

2 后舉門受電撐桿變形量分析方法完善

車型差異分析：由于該車型后舉門為溜背式后舉門，Y向剖面呈現“倒L型”，如圖1所示。

圖1 車型結構對比

傳統豎直式后舉門通過上部鉸鏈、底部鎖扣可定位六向自由度，但是該車型SUV為溜背式中部需要bumper來克服中后部下沉，所以在實車、TAC上安裝舉門時，腰線位置的 Bumper實際起到U/D基準作用，須納入主基準。

通過多個項目經驗，做后舉門受氣彈簧變形時，須盡量保證后舉門的主基準接近理論位置，保證舉門位置正確，以防止舉門姿態不正帶入的變形量左右差異。

因此，細化、完善電撐桿變形量分析步驟：

1）去除電撐桿/氣彈簧。由于電撐桿帶電線，較難完全拆卸。而只拆一端，當舉門關閉時bumper與伸展的電撐桿會發生干涉。經項目驗證，可將電撐桿兩端均拆下，將撐桿用膠帶固定在球頭外側。

2）舉門左右位置調正。經驗證，該車型若舉門偏向左側，硬調整鎖扣向右使舉門與側圍左右間隙一致，會導致右側舉門型面偏后、偏高，而左側型面偏前、偏低。如圖2所示。

圖2 鎖扣Y向調整影響

此時，當調整腰線bumper至左右面差一致時，左側bumper需要過調，存在較大應力，會導致左側的電撐桿變形量變小，右側的電撐桿變形量變大。

因此，為了保證能真實反映舉門腰部 U/D向受電撐桿支撐的變形量，舉門位置需盡量接近真實位置。即調整鎖扣C/C位置，使舉門與側圍C/C間隙至DTS Nominal+車身偏差-舉門偏差，而非直接調至 DTS Nominal名義值。

3）調整舉門腰部 bumper至合理位置。同上一步驟，需盡量真實反應舉門在實車上的位置。該步驟最好將舉門與車身側圍偏差納入，即調整舉門腰部 bumper，使舉門與側圍面差接近 DTS Nominal+車身側圍偏差-舉門偏差。

4）在車身剛性位置粘貼 4個靶球[3]。常規20 mm啞光球，在舉門鉸鏈上方粘貼2個靶球，通過計算機輔助工程（Computer Aided Engineering,CAE）分析后舉門受電撐桿影響，發現在頂部區域的鉸鏈位置是剛性最強的，變形量最小[4]。

另外，在舉門下方靠近后保兩側粘貼 2個靶球。

5）掃描后舉門、后舉門附近區域車身、以及8個靶球，得到點云數據，如圖3所示。

圖3 電撐桿加載前點云數據

6）安裝電撐桿，關閉舉門，最好采用電動關閉。手動關閉時須保證手的作用力在鎖扣上方，以避免左右側作用力不對稱而帶入人工誤差。

7）再次掃描后舉門、后舉門附近區域車身、以及8個靶球，得到點云數據，如圖4所示。

圖4 電撐桿加載后點云數據

8）電撐桿安裝前的點云與數模進行最佳擬合，對齊到車身坐標系下，以此點云作為參考對象。然后采用車身上 4個靶球作為公共點，將電撐桿安裝后的點云與安裝前的點云進行對齊。以獲得后舉門在車身坐標系下的準確變化量，其中包括后舉門整體位置移動變化+局部變形[5]。

9）分解舉門整體位置變化（方法改進）。通過舉門鉸鏈上方的靶球，我們可以快速、準確獲得舉門整體位置變化，即該處兩個靶球的偏差值。通過圖5可以看到，舉門是向后、向上變形。

圖5 后舉門受電撐桿總變化量

10）分解舉門局部變形（方法改進）。通過舉門上 4個靶球，將安裝電撐桿后的點云與安裝前的點云進行對齊，從而單獨比較舉門上的點云數據變化，快速、準確獲得舉門的局部變形，如圖6所示。

圖6 后舉門局部變形量

3 后舉門受電撐桿變形解決方案

3.1 舉門整體位置變化的解決方案

舉門的整體位置變化，實則為舉門到鉸鏈、鉸鏈到車身銜接處發生的變化量。

1.X方向變化量分析

由于舉門到鉸鏈銜接處，均為零件F/A基準，為死配合，較難整改。而鉸鏈到車身側，X向為精定位，但是車身上鉸鏈定位孔采用的是 vision在線引導沖孔工藝，調整便捷。 所以將X向變化量輸入車身調整在線pierce hole沖孔引導，名義值向前偏置1.2 mm；

2.Z方向變化量分析

向下變化0.15 mm，變形量較小，不做補償。

3.2 舉門局部變形解決方案

舉門局部變形為舉門內部受到電撐桿加載后的變形量，需要通過舉門加強、反變形等方案進行改進。

1.X方向變化量分析

由于腰部為最弱區域，通過推動PE進行計算機輔助工程CAE分析優化、結構改進，舉門變形量改進了0.5 mm。剩下的0.75 mm通過舉門反變形輸入給舉門供應商，進行內板修模。

2.Z方向變化量分析

擾流板外側區域會偏低0.5～0.75 mm，輸入舉門內板進行反變形。以及腰部B燈位置向上變形0.5 mm，輸入舉門內板進行反變形，如圖7所示。

圖7 名義值修偏

以上對應反變形數值，細化到測點圖，進行名義值偏移，檢具/TAC上按此進行控制。

4 總結

針對后舉門受電撐桿變形量傳統分析方法，本文細化了各個步驟中需要關注的重點，特別對于溜背式舉門需要著重關注腰部F/A、U/D向的尺寸變化。完善了基于3D掃描技術的分析方法，依據CAE分析結果，優化了舉門上靶球的放置位置。并通過在鉸鏈上方放置的靶球，快速的辨識舉門整體位置的變化量，準確輸入車身進行補償。

對于塑料舉門局部變形，通過直觀的色差圖展示變形量，有效推動PE進行優化、及后續反變形方案的落實。在項目周期不斷壓縮的情況下，快速推進匹配提升。