氣彈簧力導(dǎo)致某SUV車型后舉門變形的分析與解決

孫相龍

摘 要：后舉門鈑金由于柔性大、剛性弱等特點(diǎn)，在氣彈簧力的作用下會(huì)產(chǎn)生變形，影響實(shí)車尺寸匹配。文章以氣彈簧力導(dǎo)致某SUV車型后舉門變形的問題為實(shí)例，系統(tǒng)性分析解決后舉門氣彈簧變形這一實(shí)際生產(chǎn)問題。通過后舉門氣彈簧變形試驗(yàn)收集氣彈簧力導(dǎo)致后舉門變形量，并實(shí)施后舉門整體位移、后舉門鈑金局部反變形方案妥善解決氣彈簧力導(dǎo)致的后舉門變形問題，為此類問題的分析與解決提供了可行性方案。

關(guān)鍵詞：后舉門;氣彈簧;整體位移;反變形

Abstract： The metal plate of lift gate， with large flexibility， weak rigidity character and so on， can be deformed by the gas spring force， which will affect the dimension matching of the real car. This article takes the problem of gas spring force deformation of lift gate for an SUV， and systematically analyzes the actual production problem of gas spring force deformation of lift gate. The deformation of lift gate is collected through the lift gate gas spring deformation test. The solutions including the overall displacement and anti-deformation of lift gate are implemented， which properly solve the deformation caused by the gas spring force. This article provides guidance for the analysis and solution of such problem.

Keywords： Lift gate; Gas Spring; Displacement; Anti-deformation

前言

隨著人們對(duì)美好生活的向往需求日益增加，汽車逐漸成為人們生活中的消費(fèi)必需品，同時(shí)用戶對(duì)汽車的外觀造型和內(nèi)外飾匹配質(zhì)量的要求也越來越高。市場(chǎng)上SUV、MPV等車型普遍采用氣彈簧作為掀背式后舉門實(shí)現(xiàn)開啟、關(guān)閉功能的關(guān)鍵零部件[1]。傳統(tǒng)后舉門大多采用柔性大、剛性弱的金屬薄板制作，裝配氣彈簧后，在較大氣彈簧力的作用下，后舉門會(huì)產(chǎn)生變形，難以保證實(shí)車尺寸匹配精度[2， 3]。針對(duì)這一問題，有學(xué)者提出了一些解決方案，主要包括：（1）后舉門鈑金結(jié)構(gòu)加強(qiáng);（2）優(yōu)化氣彈簧在后舉門區(qū)域的布置[4];（3）通過提升后舉門剛度同時(shí)實(shí)現(xiàn)輕量化[5];（4）后舉門鈑金預(yù)變形[6]等。

本文以氣彈簧力導(dǎo)致某SUV車型后舉門變形的問題為實(shí)例，通過前期試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集與對(duì)比，量化氣彈簧力所造成的后舉門變形量，并結(jié)合后舉門制造工藝特點(diǎn)，從尺寸工程角度針對(duì)性提出可行性解決方案，通過理論與實(shí)踐相結(jié)合，最終在實(shí)際造車過程中進(jìn)一步驗(yàn)證了方案的有效性。

1 后舉門氣彈簧變形試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)?zāi)M造車工藝順序，用鉸鏈將油漆后的后舉門安裝到整車TAC（Total Assembly Checking Fixture）檢具上，再將總裝外飾件、bumper、鎖扣、密封條等安裝到后舉門上，然后參照DTS（Dimensional Technical Specifications）標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整后舉門與車頂、側(cè)圍的平整度和間隙，使用間隙尺和面差尺采集無氣彈簧狀態(tài)下的后舉門數(shù)據(jù)（包括后舉門與車頂、側(cè)圍間隙和面差，后舉門與側(cè)圍調(diào)平點(diǎn)Z向階差），數(shù)據(jù)采集點(diǎn)如圖1所示。安裝氣彈簧后，保持后舉門關(guān)閉狀態(tài)，按照上述測(cè)量方式采集有氣彈簧狀態(tài)下的后舉門數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)收集

參照上述試驗(yàn)方法，收集10組氣彈簧安裝前后的后舉門測(cè)量數(shù)據(jù)，比較氣彈簧安裝前后的后舉門尺寸變化，識(shí)別后舉門變形狀態(tài)，并計(jì)算后舉門變形量。

1.3 結(jié)果分析

通過數(shù)據(jù)分析與對(duì)比，發(fā)現(xiàn)氣彈簧力會(huì)導(dǎo)致后舉門產(chǎn)生兩種變形形態(tài)：一是后舉門整體向下位移;二是后舉門車頂區(qū)域、擾流板安裝面的局部變形，如圖2所示。比較氣彈簧安裝前后的后舉門數(shù)據(jù)，在氣彈簧力作用下，后舉門整體Z向向下位移1.0mm;后舉門車頂區(qū)域呈拱形姿態(tài)，后舉門中間頂部區(qū)域Z向面差偏低0.35mm，車頂兩端Z向面差偏低0.75mm，車頂中部與兩端存在0.4mm階差;車頂擾流板區(qū)域Z向面差偏低1.25mm;此外，擾流板兩側(cè)Y向也會(huì)在氣彈簧力的作用下向內(nèi)變形1.0mm。去除后舉門整體位移量，可獲得后舉門局部變形量為0.25～0.65mm。

2 后舉門氣彈簧變形解決方案

針對(duì)氣彈簧力導(dǎo)致的兩種不同變形特征，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工藝，分別制定相應(yīng)解決方案。同時(shí)，依據(jù)試驗(yàn)變形量結(jié)果，可以精準(zhǔn)量化解決方案。

2.1 后舉門整體位移方案

在實(shí)際生產(chǎn)中，后舉門鉸鏈為腰形過孔設(shè)計(jì)，運(yùn)用鉸鏈定位工裝可實(shí)現(xiàn)后舉門在X方向與Z方向的位移調(diào)整。因此針對(duì)本案例中后舉門整體向下位移1.0mm，只需在車身表調(diào)工位將后舉門向上補(bǔ)償1.0mm安裝即可。

2.2 后舉門車頂局部變形方案

對(duì)于后舉門車頂區(qū)域的局部變形，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期可采用鈑金結(jié)構(gòu)加強(qiáng)或更改氣彈簧支撐點(diǎn)位置等方式解決，這樣可以有效降低后期產(chǎn)品修模所花費(fèi)的多余成本;在后期實(shí)際生產(chǎn)中通常采用鈑金預(yù)變形的方式進(jìn)行反向補(bǔ)償。本案例對(duì)后舉門車頂區(qū)域進(jìn)行鈑金反變形，后舉門與車頂Z向反變形量0.25～0.65mm（數(shù)值由中間向兩端漸變，見圖3），以保證氣彈簧安裝后后舉門車頂區(qū)域階差一致性。

2.3 擾流板安裝面局部變形方案

對(duì)于后舉門兩端擾流板安裝面的局部變形，通?？刹捎蔑棸辶慵黾又刮唤罨蜮k金反變形等方式解決。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，本案例對(duì)擾流板兩側(cè)安裝面進(jìn)行鈑金預(yù)變形，以反向補(bǔ)償氣彈簧力所導(dǎo)致的舉門變形。由于該案例中擾流板安裝面法向與水平面存在60度夾角，該區(qū)域Y向位移與Z向位移存在一定的比例關(guān)系。通過試驗(yàn)驗(yàn)證，車身表調(diào)將后舉門整體抬高1.0mm，擾流板兩側(cè)Y向面差會(huì)向外補(bǔ)償0.5mm，這與理論計(jì)算數(shù)據(jù)也相符。在整體位移調(diào)整之后，擾流板區(qū)域Y向與Z向仍有0.25～0.5mm的局部變形未得到反向補(bǔ)償，因此需要對(duì)擾流板兩側(cè)安裝面進(jìn)行鈑金反變形，變形量為0.5mm（見圖3）。

3 方案實(shí)施與實(shí)車驗(yàn)證

3.1 方案實(shí)施

通過后舉門氣彈簧變形試驗(yàn)結(jié)果確定了后舉門鈑金局部反變形方案，結(jié)合后舉門生產(chǎn)工藝，考慮進(jìn)行鈑金反變形的工位有兩處：①內(nèi)板單件修模整形（后舉門車頂區(qū)域）：對(duì)內(nèi)板單件進(jìn)行修模，再利用內(nèi)外板包邊進(jìn)行鈑金反變形;②內(nèi)外板包邊整形（擾流板安裝面）：通過包邊模調(diào)整，對(duì)擾流板安裝面進(jìn)行局部鈑金反變形。

3.1.1 后舉門車頂局部反變形

結(jié)合實(shí)際內(nèi)外板單件尺寸狀態(tài)，經(jīng)多輪內(nèi)板尺寸調(diào)試，確定內(nèi)板車頂區(qū)域Z向型面按照凹形形態(tài)控制，內(nèi)板單件預(yù)整形量為-2.0～0.4mm（見圖4）。內(nèi)外板通過包邊制作成后舉門總成后，內(nèi)板單件的預(yù)整形量在零件之間拉伸力的作用下消失，后舉門總成中間頂部區(qū)域Z向面差偏低-0.1～0mm，兩端Z向面差偏高0.3～0.4mm（見圖4），最終反向補(bǔ)償了車頂中部與兩端存在的0.4mm階差。

3.1.2 擾流板安裝面局部反變形

由于擾流板安裝孔面距離包邊區(qū)域較近，因此對(duì)擾流板安裝面可采用內(nèi)外板包邊整形方式進(jìn)行反變形，通過抬高包邊型面高度，可對(duì)擾流板安裝面起到反向變形的效果。為了有效量化反變形實(shí)施效果，選取擾流板安裝孔面周圍4個(gè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，實(shí)際擾流板安裝面局部反變形量為0.3～0.7 mm（見圖5），符合變形試驗(yàn)預(yù)期效果。

3.2 實(shí)車數(shù)據(jù)驗(yàn)證

綜上問題分析與方案實(shí)施，最終在實(shí)車階段進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，通過隨機(jī)收集10輛實(shí)車匹配數(shù)據(jù)（見圖6），進(jìn)一步驗(yàn)證方案實(shí)施的有效性。實(shí)際匹配結(jié)果表明：后舉門與車頂面差、擾流板與側(cè)圍面差均滿足DTS要求，且在名義值+/-0.5 mm范圍內(nèi)波動(dòng)，實(shí)車匹配效果較好，針對(duì)后舉門氣彈簧變形所采取的方案實(shí)施結(jié)果與理論分析結(jié)果較好吻合。

4 總結(jié)

本文通過后舉門氣彈簧變形試驗(yàn)收集氣彈簧力所導(dǎo)致后舉門變形量，科學(xué)制定解決方案，并推動(dòng)方案落地驗(yàn)證，結(jié)果證明：本案例中后舉門氣彈簧變形試驗(yàn)獲得的變形量符合實(shí)際生產(chǎn)狀況，通過實(shí)施整體位移、鈑金局部反變形方案可妥善解決氣彈簧力導(dǎo)致的后舉門變形問題。本文通過理論分析與實(shí)踐方案相結(jié)合，系統(tǒng)性分析解決后舉門氣彈簧變形這一實(shí)際生產(chǎn)問題，為今后此類問題的分析與解決提供了思路與方向。

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