前輪眉與前門下飾板面差問題分析與解決

摘 要：本文擬通過提供一種快速有效的分析方法解決汽車所有間隙/面差類的問題。以某車型前輪眉與前門下飾板面差問題為例，采用二維尺寸鏈分析法對設計公差進行校核，通過各尺寸鏈（零件）實測數值的參數特征和貢獻度分析，解決了該問題，制定了對策方案并驗證。為解決汽車間隙/面差類問題提供了重要的思路。

關鍵詞：面差 尺寸鏈分析 均值 極差 貢獻度

目前各主機廠各車型在汽車試生產階段會發生多種多樣的間隙/面差類問題，問題發生的原因也是多種多樣，但各零部件合格但整車DTS（尺寸技術規范）不合格卻是各部門各工程師存在爭議的問題，繼而問題的解決也就成為他們的難點。

尺寸鏈的計算方法主要包括概率法和極值法，概率法是根據概率論的基本原理對尺寸鏈進行計算，方法科學、復雜，經濟效果好，用于鏈環數多的大批量生產；在影響安全、法規及重要產品性能的尺寸鏈計算中一般建議采用極值法，其能保證完全的互換性[1]。

本文以某車型前輪眉與前門下飾板面差問題為例，采用尺寸鏈分析法和均值/極差法找到了面差不合格的原因，制定了對策方案并進行了批量驗證，最終使問題得到徹底解決。文中所采用的問題解決思路可以為大家提供一種簡單有效的問題解決方法。

1 問題提出

某車型在PT階段時，發生小批量前輪眉與前門下飾板面差0.5～2.5mm[設計標準0（—0.5～1.0）mm，前門為基準]的問題，均值為1.3mm，均值偏移1.3mm。問題現象為面差狀態不穩定，且大部分情況為前輪眉面差高，問題發生所在位置為左側，如圖1（a）所示，該位置的斷面圖如圖1（b）所示。前輪眉面差高問題視覺效果差，嚴重影響整車外觀品質，事業部品檢部門要求尺寸工程部門迅速介入調查，查找問題發生真因，并給出整改方案和驗證計劃。

2 設計校核

前輪眉與前門下飾板面差設計要求0（—0.5～1.0）mm，公差值—0.5～1.0將作為尺寸鏈校核的目標值使用。

裝配關系：翼子板與前門通過裝具裝在車身骨架上，且需要人工進行調整，達到前門與翼子板間隙面差滿足DTS要求；經涂裝工藝后的車身為外覆蓋件提供較強的安裝結構，進入總裝后進行前輪眉與下飾板的裝配。

針對前輪眉與前門下飾板面差問題，根據所涉及零部件翼子板、前門、前輪眉、前門下飾板等的裝配關系建立前輪眉與前門下飾板面差的二維尺寸鏈鏈環，如圖2所示。

采用二維尺寸鏈計算方法-概率法校核面差設計公差的正確性，概率法[2-4]公式為：

式中：Ti為各尺寸鏈環（零部件）對應公差；εi為各尺寸鏈環（零部件）對應CPK要求。

根據所建立的二維尺寸鏈鏈環、公差信息（查找各零部件圖紙所知）、概率法公式，建立前輪眉與前門下飾板面差公差累積分析表，如表1所示。

前輪眉與前門下飾板面差尺寸鏈計算結果為±0.91mm，超差率1.4%，屬于可接受范圍。

將所涉及各零部件裝配關系、定位/公差信息輸入3DCS三維偏差仿真分析軟件中，對前輪眉與前門下飾板面差設計要求進行校核，運行次數5000次，計算結果為±0.915，超差率1.26%，屬可接受范疇，如圖3所示。分析3DCS計算結果發現：由于裝配關系簡單、影響因素不包含三維空間旋轉的因素，3DCS軟件分析結果與二維尺寸鏈分析結果數值近似。

3 問題解決思路

零部件測量數值特性為零件偏差是均值參數與一致性參數之和。在設計階段，定義測量數值均值為0，散差即為設計要求的數值；但在整車開發階段，零部件才測量數值的均值往往不為0，散差一般會小于設計要求的數值，不同階段數值特性對比見表2。根據這些特性，分析間隙/面差類問題需要把各零部件實測數值的均值和一致性參數分別提取出來進行分析對策。

均值參數表示與設計的接近程度，具有直接累加的特性，通過修改模具型面或調整參數實現，整改成本一次性投入，容易達成，越早期越易實現，根據統計此類問題發生比重占80%；一致性參數表示工藝過程能力水平，具有正態分布累積特性（概率統計算法），需對各個工序進行維護，持續維護成本投入，不易達成，根據統計此類問題發生比重占10%。正是由于均值直接相加的累積特性，當一個尺寸鏈有多個鏈環時，多個鏈環均值相加會出現2種情況：①各個鏈環均值累積接近理論值時，體現為無問題；②各個鏈環均值累積遠離理論值時，體現為問題；針對情況②就是為什么零部件都合格，但整車DTS（外觀幾何品質）不合格的主要原因，也是解決該問題的關鍵。

4 現場實測數據分析

4.1 前輪眉與前門下飾板面差分析

根據前輪眉與前門下飾板面差二維尺寸鏈，分別對各零部件的實測數據和面差進行匯總分析，將各零件實測數據的均值/極差、均值累加值與各零件設計值、裝車結果面差均值進行對比分析，找出問題真因與對策[5-10]。

針對該車型下線車，隨機抽取10臺份進行測量和驗證。實測10臺份整車前輪眉與前門下飾板面差數值分別為0.5mm、1.2mm、0.7mm、1.7mm、1.6mm、0.7mm、1.5mm、2.1mm、1.2mm、1.5mm，均值為1.27mm（理論設計名義值0mm），均值偏差1.27mm。

4.2 各零部件偏差實測值

4.2.1 前輪眉面差匹配面面輪廓度

將前輪眉裝配在其檢具上，測量前輪眉面差匹配面面輪廓度，測量位置如圖4所示，實測10臺份數據為：0.48mm、0.25mm、0.28mm、0.22mm、0.34mm、0.27mm、0.39mm、0.19mm、0.18mm、0.22mm，均值為0.28mm（理論設計名義值0mm），均值偏差0.28mm，極差0.30mm，零件偏差較小且較為穩定。

4.2.2 翼子板上-輪眉安裝面相對于調平面的功能尺寸

將翼子板按照要求裝在其檢具上，輪眉安裝面相對于調平面的功能尺寸（Y向相對尺寸，調平面即翼子板與前門裝配調整時用以調平面差的位置），測量位置如圖5所示。實測數值分別為-1.0mm、-0.7mm、-1.0mm、-0.8mm、-0.9mm、-1.2mm、-1.0mm、-0.9mm、-0.7mm、-0.9mm，均值偏差-0.90mm較大（理論名義值0mm，負值指安裝面高于調平面，其數值增加了DTS實測值，因此累積偏差為0.9mm），極差0.5mm。

4.2.3 翼子板與前門面差

利用面差表測量翼子板與前門的面差（調平面位置），測量位置如圖6所示。實測數值分別為-0.9mm、0.4mm、-0.6mm、0.5mm、-0.5mm、-0.6mm、-0.4mm、0.7mm、0.5mm、-0.7mm，均值偏差-0.16mm（理論設計名義值0mm），極差1.6mm，均值偏小，但數值穩定性差。

4.2.4 前門上-下飾板安裝面相對于調平面的功能尺寸

將前門總成裝在其檢具上，測量下飾板安裝面相對于調平面的功能尺寸（Y向相對尺寸），測量位置示意如圖7所示。實測數值分別為-0.1mm、0mm、-0.2mm、-0.3mm、-0.3mm、-0.2mm、0mm、-0.3mm、-0.2mm、-0.2mm，均值偏差-0.18mm（理論名義值0mm，負值指安裝面低調平面，會增加DTS實測值，因此累積偏差用0.18mm），極差0.3mm，零件偏差小且狀態穩定。

4.2.5 前門下飾板面差匹配面面輪廓度

將前門下飾板裝在其檢具上，測量前門下飾板面差匹配面面輪廓度，測量位置如圖8所示，實測數值為：-0.12mm、-0.15mm、-0.15mm、-0.22mm、-0.27mm、-0.12mm、-0.26mm、-0.21mm、-0.19mm、-0.21mm，均值偏差-0.19mm（理論名義值0mm，負值指其低于理論位，會增加DTS實測值，因此累積偏差用0.19mm），極差0.15mm。

4.3 貢獻量統計與分析

匯總各零部件的實測數據均值、極差等參數，將各尺寸鏈環（零部件）偏差貢獻量統計與分析，如表3所示。

根據各尺寸鏈環（零部件）偏差累積分析，累積之和為1.39mm，與整車面差實測數值1.27mm基本一致。通過參數、貢獻度分析，導致前輪眉與前門下飾板面差超差的原因為鏈環2和1均值偏移；面差穩定性差的原因為鏈環3極差較大。

綜合考慮模具整改成本和周期，制定對策：①鏈環2（翼子板上-輪眉安裝面相對于調平面的功能尺寸）均值調整1.0mm，鏈環1（前輪眉面差匹配面面輪廓度）均值調整0.3mm；②優化翼子板與前門面差調整方法，保證其穩定性。

4.4 對策實施與批量驗證

模具整改后新出件裝車生產驗證300臺份，出車結果均合格，隨機抽取10臺份測量前輪眉與前門下飾板面差，實測數值為0.43mm、-0.36mm、-0.5mm、0.46mm、-0.39mm、0.3mm、0.62mm、-0.19mm、0.4mm、0.56mm。狀態較為穩定，確認對策方案制定無誤，該問題結題。

5 結論

以某車型前輪眉與前門下飾板面差問題的解決為例，采用二維尺寸鏈分析法和均值、極差參數提取法對問題進行了深入分析，找到問題主因是翼子板上-輪眉安裝面相對于調平面的功能尺寸偏差0.9mm，最終制定對策方案是降低翼子板上輪眉安裝面1.0mm，并成功驗證，使問題得到了迅速解決。該方法為所有間隙/面差類問題的解決提供了一種快速有效的分析、解決方法。

基金項目：天津職業大學校基金（20191101）。

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