賴曉東

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545000

1 引言

近二十年中國汽車工業(yè)飛速發(fā)展，用戶對車輛產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高。而車門的開啟與關(guān)閉，是用車高頻環(huán)節(jié)之一，其手感如何，直接影響用戶對該車認(rèn)可程度。因此車門關(guān)閉力一般是車企在車輛設(shè)計(jì)和制造過程中常用的考核指標(biāo)。X 車型是公司重要車型，項(xiàng)目投產(chǎn)階段也出現(xiàn)過門關(guān)閉力重問題，本文剖析其影響因素，找出設(shè)計(jì)及制造過程變異點(diǎn)，制定解決措施。對影響因素歸納總結(jié)，可為其它車企解決同類問題提供參考。

2 問題調(diào)查

X 車型投產(chǎn)后，質(zhì)量確認(rèn)站及SUSA（模擬用戶場景評審）反饋批量左右前門存在門關(guān)閉力重問題。在整車工廠的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，對于門關(guān)閉力輕重，一般以關(guān)門速度大小作為評估依據(jù)。速度大說明門關(guān)閉力重，反之則輕。SUSA 評審車輛關(guān)門速度最高的達(dá)1.6m/s（標(biāo)準(zhǔn)≤1.35m/s），投產(chǎn)1 個(gè)月內(nèi)故障率為31%。

工程區(qū)域隨機(jī)抽取50 臺未入庫車輛，使用專用測試儀進(jìn)行關(guān)門速度測量。結(jié)果顯示左前關(guān)門速度合格率約72%，右前關(guān)門速度合格率約68%，與現(xiàn)場故障率基本一致，不合格的關(guān)門速度值在1.37m/s-1.61m/s 間。

3 原因分析

門系統(tǒng)是整車結(jié)構(gòu)中較為復(fù)雜的系統(tǒng)之一。X 車型門系統(tǒng)包括車門鈑金、玻璃升降器、玻璃、密封條、內(nèi)外水切、防水薄膜、內(nèi)封板、門鎖系統(tǒng)等，見圖1、2。

圖1 X車型門系統(tǒng)

從各零部件看，關(guān)門力一般受如下幾個(gè)因素影響：空氣阻力、主/次密封、門內(nèi)間隙、車門抬升量阻能及保持件耗能。

3.1 空氣阻力因素

空氣阻力因素，來源于車內(nèi)空腔體積、泄壓閥及空氣通路。設(shè)車內(nèi)空間的空氣為理想氣體，車門關(guān)閉過程中忽略空氣溫度上升值，空氣質(zhì)量不變，根據(jù)工程熱力學(xué)理想氣體熱態(tài)方程：PV=PV

圖2 X車型門內(nèi)間隙

式中：P標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，P為車門關(guān)閉時(shí)車內(nèi)容積空間內(nèi)氣體壓力，V為車門關(guān)閉前車間容積空間（密封條為未壓縮空間），V為車門關(guān)閉后車內(nèi)容積空間（密封條已被壓縮）。

設(shè)車門迎風(fēng)面積為A，密封條壓縮量為S，則：V=V－AS

密封條被壓縮S深度后，駕駛室內(nèi)氣體壓力：

車門關(guān)閉過程中，當(dāng)密封條壓縮量為S時(shí)，車內(nèi)容積空間變小而產(chǎn)生的阻力增量：

代入?yún)?shù)建立數(shù)學(xué)模型，得圖3、4：

圖3 車門關(guān)閉力與車門面積的關(guān)系

圖4 車門關(guān)閉力與車內(nèi)容積空間的關(guān)系

（1）車門面積越大，關(guān)門需要克服的阻力就越大，對應(yīng)關(guān)門速度越大。

（2）駕駛室容積空間越大，駕駛室內(nèi)空氣壓縮比例越小，關(guān)門需要克服的阻力就越小，對應(yīng)關(guān)門速度越小。

因X 車型車門面積相對其它車型大，車內(nèi)空間容積相對小，氣阻影響大。抽取其它4座（5 門）、7 座（5 門）車型關(guān)門速度數(shù)據(jù)，見圖5、6：

圖5 A車型關(guān)門速度

圖6 B車型關(guān)門速度

A 車型與B 車型，其車內(nèi)空間較大，單個(gè)泄壓閥對關(guān)門速度影響分別為0.07、0.08。車內(nèi)空比較小車型，單個(gè)泄壓閥對關(guān)門速度影響為0.2，需要用兩個(gè)及以上泄壓閥。X車型為兩門車，泄壓閥數(shù)量2，單個(gè)面積為164*144m，為目前平臺化面積最大泄壓閥，已無改善空間。

3.2 主次密封因素

密封性是汽車產(chǎn)品質(zhì)量一項(xiàng)重要指標(biāo)，而車門密封條正是決定這一指標(biāo)優(yōu)劣的重要零部件。車門與側(cè)圍的間隙，安裝密封條后形成一個(gè)相對封閉空間，具有減振、防風(fēng)、防水、防塵、隔音、防光線及裝飾作用，還能保證車內(nèi)能量不外泄，對車內(nèi)乘員及整車起到保護(hù)作用。

車門密封條分靜態(tài)、動態(tài)型。靜態(tài)功能是保證車門窗密封、車門玻璃升降；動態(tài)功能是保證車門的密封、隔聲、防塵、防水、降噪，以及有效掩蓋外觀缺陷（如油漆顆粒、鈑金凹凸、劃傷）。動態(tài)密封條包含導(dǎo)雨條、車門密封條、門框密封條、前后平齊密封條、防污條等。各封條一般由帶骨架擠出件和不帶骨架擠出件組成，其核心結(jié)構(gòu)是密實(shí)膠、海綿膠、鋼帶。

在車門關(guān)閉時(shí)，一般要求門框密封條的擠壓力越小越好；而車門關(guān)閉后，又要求門框密封條的擠壓力越大越好，以保證車門良好的密封性。為平衡這兩方面要求及識別密封條擠壓力狀態(tài)，一般將一定長度（100mm）的密封體，在壓縮至關(guān)門形態(tài)時(shí)，密封體承受的負(fù)載量，亦指密封體壓縮至既定設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)所能發(fā)出的反作用力，定義為密封體壓縮負(fù)荷（CLD）。

為查找影響因素，對2 臺關(guān)門速度大故障車的密封條分析，在整車完好及四門玻璃全關(guān)情況下，做5 種測試：Vta-四門全關(guān)條件下測試關(guān)門最小速度；Vts-開尾門/或側(cè)門，測試關(guān)門最小速度；Vp-開尾門/或側(cè)門，拆除次道密封，測試關(guān)門最小速度；Vh-開尾門/或側(cè)門，拆除全部密封條，測試關(guān)門最小速度；Vs-開尾門/或側(cè)門，還原次道密封，測試關(guān)門最小速度。測試結(jié)果如表1：

表1 氣阻、密封、門鎖及鉸鏈影響數(shù)據(jù)表

從數(shù)據(jù)分析結(jié)果看，氣阻、主密封、次密封對關(guān)門速度都有影響。工程分析團(tuán)隊(duì)與膠條供應(yīng)商，對主密封與次密封膠條做材料分析。數(shù)據(jù)見表2、3：

表2 試驗(yàn)工況配比

數(shù)據(jù)顯示，主次密封壓縮負(fù)荷不符合設(shè)計(jì)要求，超差較大。

密封膠條能量影響因素包括壓縮負(fù)荷C LD、壓縮量、長度、漏氣孔分布和壓縮空間。壓縮負(fù)荷主要影響因素：

表3 次密封膠條壓縮負(fù)荷

①在密封條上設(shè)計(jì)適當(dāng)數(shù)量的排氣孔，以在關(guān)門時(shí)排出泡管中的空氣（設(shè)計(jì)狀態(tài)：φ3（150±5）mm）；②在門框密封條與車門安裝接觸面涂覆一定厚度的涂層，以減少密封條與車門接觸面的摩擦（設(shè)計(jì)狀態(tài)：聚氨酯涂層，厚度10um）；③密封條（車門密封條、側(cè)圍密封條）發(fā)泡件本身的密度（設(shè)計(jì)狀態(tài)：0.65±0.15g/cm）；④密封條（車門密封條、側(cè)圍密封條）壓縮量，其大小和它們的安裝面的偏差直接相關(guān)。

其中①②項(xiàng)方法在設(shè)計(jì)開發(fā)階段已經(jīng)定型，在產(chǎn)品異變時(shí)一般不做調(diào)整，④（車門密封條安裝面）主要是由車門內(nèi)板確定的，如需調(diào)整密封條壓縮負(fù)荷，主要是調(diào)整發(fā)泡件密度。

3.3 門內(nèi)間隙因素

通過對故障車輛的前門進(jìn)行藍(lán)光掃描，發(fā)現(xiàn)左前門內(nèi)間隙上部及下部有部分區(qū)域超差，整體偏??；右前門內(nèi)間隙上部區(qū)域整體超差，見圖7、8。

圖7 左前門內(nèi)間隙

圖8 右前門內(nèi)間隙

測量門內(nèi)間隙，實(shí)測值為6.0-10.0mm間，標(biāo)準(zhǔn)11.5±1.5mm。因此從數(shù)據(jù)分析看，左右前門內(nèi)間隙偏小，原因是車門上鉸鏈安裝孔位置Y -位置偏差1.0mm，對關(guān)門力有影響。車身側(cè)鉸鏈安裝面偏差，會導(dǎo)致車門整體Y 向偏移。

3.4 車門抬升量阻能及保持件耗能因素

主因?yàn)殚T重、車門傾角（車門抬升量）、門鎖、鉸鏈、限位器、緩沖膠塞。門重一般在設(shè)計(jì)階段已確定，制造過程無法更改。在制造過程中，影響最多的是門鎖與鉸鏈的安裝。車門門鎖與鎖扣配合狀態(tài)，直接影響車門關(guān)閉力值。二者不在同一中軸線上，存在高低差，則容易導(dǎo)致在關(guān)門時(shí)，門鎖與鎖扣配合的摩擦阻力增大，關(guān)閉力隨之增大。而限位器、緩沖膠塞安裝，則相對容易控制。

3.5 小結(jié)

裝車驗(yàn)證，得出影響關(guān)門力重的可控影響因素：主密封膠條影響僅次于氣阻，與理論分析一致；主密封條壓縮負(fù)荷不合是關(guān)門速度大的主因；更改次密封膠條泡管與車門過盈量，對關(guān)門速度有貢獻(xiàn)；內(nèi)間隙偏小，間接影響關(guān)門速度；門鎖與鎖扣配合不當(dāng)導(dǎo)致摩擦阻力增大。

4 實(shí)施及驗(yàn)證

4.1 密封膠條整改

經(jīng)與供應(yīng)商進(jìn)行分析研究，采取如下幾項(xiàng)措施：①增加車門密封條排氣孔密度，ROOF 段排氣孔間距從140±10mm 調(diào)整到100±10mm，其它區(qū)域排氣孔間距100±10mm。②更改車身密封條，密封條泡管與車門過盈量由1.5mm 更改為0.5mm。③監(jiān)控車門密封條CLD 值，使之滿足設(shè)計(jì)要求。通過調(diào)整發(fā)泡劑的投入量，即膠條里面發(fā)泡狀態(tài)，降低膠料密度（65±0.15g/cm）。經(jīng)過整改后，對驗(yàn)證件進(jìn)行裝車驗(yàn)證，測量關(guān)門速度，改善明顯，見表4。

表4 次密封膠條壓縮負(fù)荷整改效果

備注：（1）此關(guān)門速度是在更換主密封膠條，整車放置24h 后測量的數(shù)據(jù)；（2）此關(guān)門速度是在更改CLD 值符合設(shè)計(jì)要求主密封膠條基礎(chǔ)上，繼續(xù)更換次密封膠條，整車放置24h 后測量的數(shù)據(jù)。

4.2 內(nèi)間隙偏小整改

車間整改A 柱加強(qiáng)板與鉸鏈螺母板的匹配，消除Y 向的離空量；整改PB 件右A 柱加強(qiáng)板的下鉸鏈面，消除Y 向往車內(nèi)偏差；上、下鉸鏈加強(qiáng)板的螺母板往Y-方向調(diào)整1mm，內(nèi)間隙增大0.2-1.6mm；對車門面差按+0.5調(diào)整。控制與側(cè)圍有Y 向搭接區(qū)域的零件精度并作為關(guān)鍵尺寸進(jìn)行監(jiān)控。同時(shí)，提高總拼主夾具強(qiáng)度，提高工裝穩(wěn)定性；并控制側(cè)圍門洞區(qū)域膠條邊、鉸鏈安裝面、鎖扣安裝孔精度在±0.75mm。工位100%塞規(guī)自檢、互檢。

5 解決效果

通過上述措施整改，使關(guān)門力達(dá)到公差要求，連續(xù)一個(gè)星期對下線車輛關(guān)門力測量，結(jié)果良好，故障率從31%降低到1%。

6 結(jié)語

本文以X 車型門關(guān)閉力重問題為例，詳細(xì)剖析主要因素，制定相應(yīng)措施，為后續(xù)車型問題提供設(shè)計(jì)與制造過程的分析方向和解決思路。項(xiàng)目前期，設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)化零件搭接結(jié)構(gòu)，預(yù)留間隙，補(bǔ)償零件失效偏移帶來的誤差累積。供應(yīng)商需要重點(diǎn)控制密封條密度，避免壓縮負(fù)荷過大；需在側(cè)圍膠條鎖柱處增加排氣孔，提高關(guān)門時(shí)膠條排氣能力。車身車間盡可能采用先進(jìn)焊接設(shè)備及焊接工藝，如機(jī)器人、阿普拉斯焊接等，提高車門、側(cè)圍焊接穩(wěn)定性?？傃b則對車門膠條和側(cè)圍膠條安裝面、鎖體與鎖扣的安裝，控制在中值內(nèi)。