某車型前保險(xiǎn)杠與翼子板V形間隙問題分析與改進(jìn)

宋昌銘、吳華芝、蘇世棟

(上汽通用五菱汽車股份有限公司，柳州 545007)

0 引言

新能源汽車市場(chǎng)近年呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，屬于本司長(zhǎng)期重要的戰(zhàn)略增長(zhǎng)點(diǎn)。為快速占領(lǐng)新能源市場(chǎng)，滿足客戶的需求，以客戶為中心，本司要求新能源汽車產(chǎn)品的品質(zhì)更具競(jìng)爭(zhēng)力。外觀間隙面差是評(píng)價(jià)汽車外觀精致感知非常重要的一項(xiàng)指標(biāo)，如何保證實(shí)車最大程度地符合造型設(shè)計(jì)，成為汽車尺寸工程師考慮的重要問題[1]。

前臉匹配是整車外觀品質(zhì)的主要載體。前保險(xiǎn)杠和翼子板匹配要求能直觀反饋整車的品質(zhì)，其安裝點(diǎn)涉及零件多、尺寸鏈復(fù)雜，匹配的難度也非常高。如果存在匹配問題，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際間隙或面差匹配情況，找出除尺寸鏈鏈環(huán)之外的影響因素，如零件重力影響、定位有效性差、密封條或撐桿頂起以及電泳后變形等因素，統(tǒng)計(jì)分析這些因素，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證更改措施，最終找到解決問題的對(duì)策[1]。本文基于某新能源車型的前保與翼子板間存在V 形間隙問題，進(jìn)行問題分析和改進(jìn)，形成類似結(jié)構(gòu)的尺寸控制方案。

1 問題描述

從2021年10月開始,本司某款新能源車型前保險(xiǎn)杠與翼子板之間出現(xiàn)V 形間隙。檢查發(fā)現(xiàn)，上部間隙約1.00～2.00 mm，故障率約40%，左側(cè)略高于右側(cè)，不符合DTS（尺寸技術(shù)規(guī)范）定義的標(biāo)準(zhǔn) F/A Gap（前后向間隙）：0.00～1.00 mm。該問題下線返修困難，影響一次下線合格率，也影響客戶滿意度（圖1）。

圖1 V 形間隙示意圖

前保險(xiǎn)杠總成或其周邊件在生產(chǎn)制造、運(yùn)輸和裝配等過程中出現(xiàn)問題,就可能對(duì)保險(xiǎn)杠與翼子板的配合造成不良影響。所以當(dāng)有問題發(fā)生時(shí)，不僅要從設(shè)計(jì)上找原因，也要從過程中尋找答案[2]。最終確定關(guān)鍵需求為某車型前保險(xiǎn)杠與翼子板V 形間隙問題，據(jù)此展開問題分析和改進(jìn)。

2 原因分析

根據(jù)總裝車間、車身車間多次數(shù)據(jù)收集，從人、機(jī)、料、法四個(gè)方面進(jìn)行分析，對(duì)問題進(jìn)行逐層分析，整理成魚骨圖。最終，一共找到4 個(gè)要素，逐一進(jìn)行分析（圖2）。

圖2 魚骨圖分析

2.1 噴涂掛具

為減少掛具種類，降低成本，提高能效，本車型前保險(xiǎn)杠掛具直接共用原有車型的前保險(xiǎn)杠掛具。兩者前保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)上部之間有局部差異，而掛點(diǎn)位置恰好在差異位置上。本車型前保險(xiǎn)杠安裝在原有車型的掛具上，不能完全匹配，從而引起掛點(diǎn)處位置變形，而變形處為故障模式的上部位置。

前保險(xiǎn)杠掛點(diǎn)位置翹曲，零件變形。實(shí)車裝配后，變形導(dǎo)致前保險(xiǎn)杠凸起，與翼子板上部間隙偏大0.70～0.80 mm（圖3）。因此，噴涂掛具使用不適當(dāng)是故障要因。

圖3 前保險(xiǎn)杠掛點(diǎn)位置翹曲

2.2 前保險(xiǎn)杠支架與翼子板X 向離空量

前保險(xiǎn)杠支架與翼子板X 向（前后）離空量是前保險(xiǎn)杠與翼子板產(chǎn)生間隙的主要影響因素之一。前保險(xiǎn)杠支架與前保險(xiǎn)杠本體的配合處需要在X 向上預(yù)留足夠的間隙，以免因累積公差導(dǎo)致前保險(xiǎn)杠本體在裝配時(shí)被前保險(xiǎn)杠支架卡住，在X 方向無(wú)法裝配到位，即前保險(xiǎn)杠與翼子板的配合拉力過大。X 向離空量偏小，會(huì)導(dǎo)致前保險(xiǎn)杠難以裝配；X 向離空量偏大，會(huì)導(dǎo)致前保險(xiǎn)杠易松動(dòng)產(chǎn)生間隙問題。

本車型數(shù)模理論X 向離空量為2.90 mm，故障車前保險(xiǎn)杠支架X 向筋條到翼子板中上部約3.70 mm，則X 向離空量中上部約偏大0.80 mm（圖4）。X 向離空量中上部間隙偏大，與整車故障V 形間隙相對(duì)應(yīng)，對(duì)問題不利。

圖4 X 向離空量的斷面

將故障車的前保險(xiǎn)杠支架上整車檢具（TAC）檢驗(yàn)，以確認(rèn)支架X 向離空量是否滿足要求，結(jié)果離空量為3.00～3.10 mm，即前保險(xiǎn)杠支架符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此故障車是在前保險(xiǎn)杠裝配完成后才產(chǎn)生的X 向離空量偏大問題。前保險(xiǎn)杠支架與翼子板X 向離空量偏大是故障要因。

2.3 前保險(xiǎn)杠Z 向立柱安裝點(diǎn)尺寸偏低

前保險(xiǎn)杠與白車身前部的裝配點(diǎn)為螺柱連接，前保險(xiǎn)杠Z向（上、下）掛在螺柱上，X 向螺栓緊固。因此需要研究白車身CMM 三坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并且需要明確車身零件定位孔以及安裝孔尺寸是否出現(xiàn)誤差[3]。

前保險(xiǎn)杠Z 向在立柱安裝點(diǎn)10L/10R，立柱定位孔為13L/13R，安裝點(diǎn)和定位孔的三坐標(biāo)數(shù)據(jù)整體偏低約0.50 mm，即立柱偏低約0.50 mm。前保險(xiǎn)杠Z 向偏低會(huì)拉大前保險(xiǎn)杠與翼子板的X 向間隙，對(duì)問題不利（圖5）。

圖5 前保安裝點(diǎn)CMM 數(shù)據(jù)

前保險(xiǎn)杠Z 向在立柱安裝點(diǎn)10L/10R 與白車身的螺栓，在Z向存在0.25 mm 的過定位、過約束。前保險(xiǎn)杠Z 向活動(dòng)量偏小會(huì)導(dǎo)致前保險(xiǎn)杠與翼子板側(cè)面的X 向尺寸受限，無(wú)法減小前保險(xiǎn)杠與翼子板間隙，對(duì)問題不利。因此前保險(xiǎn)杠Z 向立柱安裝點(diǎn)尺寸偏低，是故障要因。

2.4 翼子板裝調(diào)前部偏高

翼子板Z 向安裝點(diǎn)直接決定翼子板在白車身上下的尺寸表現(xiàn)。通過白車身三坐標(biāo)監(jiān)控翼子板的2 處Z 向安裝點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差較小，對(duì)前保險(xiǎn)杠與翼子板間隙問題影響較小，即翼子板的白車身安裝點(diǎn)尺寸沒有問題，排除了車身安裝點(diǎn)影響。

將翼子板上檢具確認(rèn)單件尺寸狀態(tài)，下角（與前門匹配下角）往-X（車頭方向）回彈約3.00～5.00 mm。放置定位銷糾正回彈影響后，下角X 向尺寸還偏小0.50 mm，即翼子板本身的下角尺寸偏小0.50 mm。

翼子板人工裝配完成后，進(jìn)行白車身三坐標(biāo)掃描確認(rèn)翼子板裝配尺寸位置狀態(tài)，掃描數(shù)據(jù)顯示翼子板與前保險(xiǎn)杠匹配的上部位置偏高1.60～1.70 mm，與故障位置數(shù)據(jù)吻合。

經(jīng)調(diào)查，調(diào)整裝配時(shí)，為滿足翼子板下角與前門的X 向間隙（下角偏小），一方面會(huì)出現(xiàn)人為抬高翼子板與前保匹配位置，導(dǎo)致翼子板前部偏高；另一方面翼子板下角本身尺寸偏小，會(huì)無(wú)形加劇抬高翼子板前端。兩者疊加會(huì)進(jìn)一步加大翼子板與前保險(xiǎn)杠上端的V 形間隙，對(duì)問題不利（圖6）。因此，翼子板裝調(diào)前部偏高是故障要因。

圖6 翼子板人工調(diào)整偏差

綜上所述，前保險(xiǎn)杠掛具不匹配、前保險(xiǎn)杠支架與翼子板X 向離空量偏大、前保險(xiǎn)杠立柱Z 向安裝點(diǎn)偏低以及翼子板裝調(diào)前部偏高，這4 個(gè)要因使前保險(xiǎn)杠的Z向安裝點(diǎn)不在一條線上，易產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致V 形間隙的產(chǎn)生。因此確認(rèn)這4 個(gè)要因是導(dǎo)致故障問題的主要因素。

3 解決措施

3.1 改進(jìn)噴涂掛具

在原有車型前保險(xiǎn)杠掛具基礎(chǔ)上改造掛點(diǎn)1，掛齒下移至兩車型掛點(diǎn)位基本重合處，達(dá)到新舊車型共用（圖7）。通過改造掛具點(diǎn)位置，前保險(xiǎn)杠變形問題改善明顯，變形位置符合檢具公差要求，滿足尺寸技術(shù)要求，達(dá)到解決零件變形問題的目的。

圖7 噴涂掛具改造

3.2 前保險(xiǎn)杠支架加膠，保險(xiǎn)杠孔位更改

通過驗(yàn)證，前保險(xiǎn)杠支架上部5 處筋條X 向加膠0.30 mm，既能滿足前保險(xiǎn)杠易拍打裝配，支架根部不出現(xiàn)發(fā)白、開裂，又可減小支架與翼子板的X 向離空量，約束前保險(xiǎn)杠X 向（圖8）。這能縮短前保險(xiǎn)杠與翼子板X 向的間隙，即支架上部加膠能有效改善V 形間隙問題。

圖8 前保險(xiǎn)杠支架加膠

前保險(xiǎn)杠中部安裝孔與車身螺栓間隙通過改模具，由0.25 mm 放大至1.30 mm，減少過約束力，保證前保險(xiǎn)杠Z 向活動(dòng)量，避免卡滯而導(dǎo)致前保險(xiǎn)杠X 向被限制，對(duì)問題不利。

綜上可知，前保險(xiǎn)桿支架加膠、前保險(xiǎn)杠孔位更改，可以減少前保險(xiǎn)杠支架與翼子板X 向離空量，有效改善問題，達(dá)到目標(biāo)。

3.3 調(diào)高前保前部Z 向（高度）安裝點(diǎn)

在廠內(nèi)車身車間調(diào)整工裝夾具，左、右上彎梁支撐板焊合件（立柱）前部+Z 向抬高定位銷及定位面1.00 mm。車身安裝點(diǎn)抬高可以滿足前保險(xiǎn)杠往+Z 向高度調(diào)整，能有效減小前保險(xiǎn)杠與翼子板的X 向間隙。

完成工裝調(diào)整，在廠內(nèi)篩選15 臺(tái)車身，收集CMM 測(cè)量調(diào)整前后的前保險(xiǎn)杠安裝點(diǎn)尺寸。數(shù)據(jù)顯示，工裝調(diào)整后，+Z 向可以抬高至1.00 mm 左右，達(dá)到工裝調(diào)整目的，對(duì)問題解決有利（圖9）。

圖9 調(diào)整后前保險(xiǎn)杠安裝點(diǎn)CMM 數(shù)據(jù)

綜上可知，通過廠內(nèi)工裝調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)抬高前保險(xiǎn)杠+Z 向立柱安裝點(diǎn)尺寸，達(dá)到目標(biāo)。

3.4 翼子板型面整改、調(diào)整裝調(diào)標(biāo)準(zhǔn)

翼子板通過修配模具，整改下角X 向間隙，由原來(lái)偏小0.50 mm 往間隙偏大0.50 mm 的方向整改。根據(jù)實(shí)際裝車調(diào)整零件公差帶走向，有利于翼子板下角尺寸調(diào)整。車身調(diào)整線裝配翼子板，落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)工藝文件要求，明確與前保匹配面Z 向不可抬高裝調(diào)，防止翼子板Z 向被拉高。調(diào)整白車身檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，翼子板下角與前門間隙裝調(diào)標(biāo)準(zhǔn)較之前放大0.50 mm（圖10）。

圖10 翼子板裝調(diào)標(biāo)準(zhǔn)

綜上可知，整改翼子板下角尺寸、調(diào)整裝調(diào)標(biāo)準(zhǔn)，工藝要求不能抬高裝調(diào)，有利問題解決，達(dá)到目標(biāo)。

4 方案效果

經(jīng)過4 個(gè)要因的改進(jìn)，歷經(jīng)掛具、零件斷點(diǎn)及工藝文件更新，再連續(xù)跟蹤4 周生產(chǎn)線，線上裝配不存在前保險(xiǎn)杠難裝配問題，前保險(xiǎn)杠支架根部無(wú)發(fā)白、開裂情況。線下檢測(cè)前保險(xiǎn)杠與翼子板故障位置并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，前保險(xiǎn)杠與翼子板間隙在0.60～0.80 mm，狀態(tài)穩(wěn)定且間隙小而美觀，符合DTS（尺寸技術(shù)規(guī)范）中0.00～1.00 mm 的要求。

經(jīng)過驗(yàn)證，改進(jìn)方案制定正確，前保險(xiǎn)杠與翼子板產(chǎn)生V 形間隙的問題得到徹底解決。措施實(shí)施形成新的工作方式并加以保持。而且根據(jù)故障位置統(tǒng)計(jì)，故障率由改善前的40%下降至改善后的3%，目標(biāo)達(dá)成（圖11）。

圖11 斷點(diǎn)驗(yàn)證結(jié)果

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過某車型前保險(xiǎn)杠與翼子板V 形間隙問題的分析和改進(jìn)，利用魚骨圖分析要因項(xiàng)，介紹汽車前臉常見尺寸問題的分析解決過程，徹底解決了項(xiàng)目的匹配問題。其中涉及白車身、總裝工藝、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法以及零部件質(zhì)量管控等各項(xiàng)專業(yè)能力，是一個(gè)綜合性工程制造問題的分析案例[4]。汽車外觀間隙質(zhì)量的改善涉及汽車整個(gè)產(chǎn)品生命周期[5]。

本研究基于問題的方案數(shù)據(jù)，形成系統(tǒng)、科學(xué)的分析，可形成經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)（Lesson Learn）以指導(dǎo)后續(xù)新項(xiàng)目開發(fā)，對(duì)于項(xiàng)目問題解決、尺寸控制方法有較好的指導(dǎo)意義，為汽車間隙/面差類問題的解決提供了重要的方法和途徑。