(上汽通用五菱汽車股份有限公司 545007)
汽車外觀是客戶對車輛前10 s 內最直觀的印象,是客戶作出是否選擇該車輛的重要因素之一。在汽車設計開發(fā)過程中,確保外觀間隙斷差滿足尺寸技術規(guī)范要求(DTS,Dimensional Technical Specifications)很重要。
后擾流板副翼總成與后側窗玻璃總成DTS(圖1中標注截面3C點)要求:標準3C位置理論面差為-1.0 mm,允許公差±1.0 mm,實際允許面差范圍-2.0~0.0 mm。
隨機抽取3輛非可售(NS)階段的車輛,測量后擾流板副翼總成與后側窗玻璃總成匹配面從上到下選取3個點S1、S2和S3(圖2),并做記錄如表1。根據所測數據匯總分析后如表2。
圖1 DTS位置要求
表1 樣車未更改之前實測數據
表2 后擾流板副翼總成與后側窗玻璃總成逆風向面差問題匯總
圖2 選取測量點
圖3 行李艙蓋鈑金掃描數據
對行李艙蓋鈑金進行白光掃描(圖3)并進行分析:圖3中虛線框內為后擾流板安裝面,左側為綠色,尺寸偏差在0~0.5 mm,尺寸狀態(tài)很好;右側為淺藍色,尺寸偏差在-0.5~0.0 mm,尺寸狀態(tài)也很好。行李艙蓋鈑金尺寸合格,不是影響因素[1-2]。
為了確認擾流板副翼總成零件是否合格,隨機抽取零件,并將零件進行TAC 檢具確認。零件在TAC 上的故障表現為:左側S1為0.7 mm、S2為3.0 mm、S3為-0.5 mm;右側S1為1.0 mm、S2為2.0 mm、S3為-0.7 mm,S1和S2不合格,S3合格。這些數據均與實際故障車狀態(tài)一致,因此可確定零件不合格是要因。
擾流板副翼總成裝配過程如圖4所示:撕掉3M膠的隔離紙;將定位螺栓對準插入鈑金孔,同時限位銷要卡入行李艙蓋玻璃側邊;然后按壓鈑金粘合區(qū)域的零件外表面(左側鈑金件虛線框),確保3M膠貼合鈑金;最后通過螺母鎖緊穿過內板的螺栓。
圖4 裝配過程示意圖
根據操作過程分析可知,零件Y向定位靠限位銷卡玻璃邊界作為基準,基準會隨著玻璃邊界波動。因為玻璃用膠固定,定位不是很準確,所以采用緊固螺栓(主)加限位銷(次)卡玻璃邊控制Y向定位不可靠。按壓鈑金粘合區(qū)域的零件外表面時,需要用力按壓膠帶才會起緊固作用。但是按壓力度沒有工具量化,膠條厚度變化不一致,粘貼有效面積大小不一致,裝配方法一致性很難保證。這是問題產生的要因。
后擾流板副翼總成緊固在行李艙蓋外板,其工藝是上端采用螺栓螺母緊固,中部至下部全部采用大面3M膠粘貼鈑金面。緊固螺栓的緊固力矩為6 N·m,靠近螺栓附近的3M膠會受到擠壓變薄,而遠離螺栓位置的3M膠厚度幾乎不會發(fā)生改變,甚至會發(fā)生翹起。這就是為什么中部位置面差會比較大的原因。所以零件安裝結構不合理也是問題產生的要因。
零件方案驗證,根據零件通過TAC測量表現可知,中間點S2為最嚴重點,主要由于S2點位置遠離螺栓緊固點,該位置的3M膠厚度形變比較小。為了論證3M膠厚度對面差變化是有影響的,將按照圖5要求把3M膠取出再進行TAC測量。抽取3個樣件進行測量記錄,檢測數據如表3所示。
經與表1進行對比分析發(fā)現,取消3M膠之后,S2點均在合格范圍內,S1點會改善0.2~0.3 mm,S3點基本上沒有變化。驗證結果證實,3M膠厚度是對導致零件面差不合格的主要因素。但是S1點還是超差,左側超0.4~0.6 mm,右側超0.6~0.8 mm。
為了解決S1點面差超差問題,在取出3M膠基礎上將緊固螺栓安裝面降低,左側降低0.8 mm,右側降低1.0 mm,再進行驗證(圖6)。選取3個樣件進行TAC測量并記錄,檢測數據如表4所示。
表3 取出3M膠后實測數據
圖5 取出3M膠位置示意圖
圖6 降低緊固螺栓安裝面
通過與TDS 要求進行對比分析,S1 已經在合格范圍內,S2和S3 也都在合格范圍,說明降低螺栓安裝點可使S1點面差降至合格范圍內。
通過取消3M膠以及降低螺栓安裝座方案,可以把零件面差做到DTS 要求范圍內。但是取消3M膠將使得零件無法緊固,需要重新考慮零件緊固方案。根據前文“零件安裝結構調查分析”結果顯示,緊固螺栓為主定位,限位銷為次定位,但是限位銷并不能控制零件繞緊固螺栓旋轉(圖7)。
為了控制下端旋轉問題,需要在下端增加一個螺栓固定點,同時在對應的鈑金位置增加一個腰型孔以控制Y向。具體改進方案見圖8和圖9。最終,為了解決后擾流板副翼總成與后側窗玻璃總成逆風向面差問題,對后擾流板副翼總成實施如下改進措施。
圖7 零件旋轉方向示意圖
圖8 增加螺栓示意圖
圖9 行李艙蓋外板鈑金更改示意圖
(1)降低后擾流板副翼總成上端螺栓安裝面(左側降低0.8 mm,右側降低1.0 mm)。
(2)取消后擾流板副翼總成3M膠粘貼的緊固方式。
(3)取消后擾流板副翼總成下端限位銷,改用和上端一樣的螺栓定位和鎖緊結構。對應的行李艙蓋外板位置開上下方向腰型孔。
通過實施3個方面更改,尾門外板和后擾流板副翼總成同步切換之后,按照原來S1、S2和S3 這3個點進行數據測量,實際車輛匹配表現具體如表4。更改之后實車確認,測點數據均在-2.0~0.0 mm之間,符合DTS 要求,也不會產生后擾流板副翼逆風向問題,達到了預期效果。
表4 降低緊固螺栓安裝面后實測數據
類似外觀某部位在匹配過程中出現問題,如果故障比例非常高時,大概率可以鎖定某一零件,該零件導致故障的比例非常高。文中后擾流板副翼總成就是這樣的情況。通過實車以及零件上檢具分析就可以鎖定故障零件,通過調查零件超差影響因素以及重新分析零件定位、緊固策略,并做相應手工件驗證,然后再做零件調整,可以達到預期外觀匹配效果。同時,還可以有效提升外觀感知質量,減少車輛風阻,對潛在客戶選擇有積極作用。
另外,通過本研究也可以得出用膠作為主要緊固手段的經驗:必須確保零件在粘貼之前裝配位置可靠,受力均勻,否則零件匹配的間隙斷差將無法保證。