汽車尺寸實物驗證的實施方法

陸劍峰

（上汽集團創(chuàng)新研究開發(fā)總院，上海 201800）

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對于汽車的要求逐漸提高。除了基本的駕駛，對其他諸如功能、外觀等都有了更高的要求。而尺寸工程作為新車開發(fā)流程中重要的環(huán)節(jié)，在前期通過優(yōu)化產(chǎn)品及公差設(shè)計來提高產(chǎn)品尺寸質(zhì)量和減低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，確保整車的功能、裝配及外觀要求。在新車正式投產(chǎn)之前，必須對汽車進行各種驗證以確保前期設(shè)計的合理性，汽車尺寸實物驗證就是對前期尺寸設(shè)計的一種驗證，確保前期提出的產(chǎn)品優(yōu)化方案是否有效，確認前期定義的公差目標是否合理等。而假如缺少這一環(huán)節(jié)，汽車正式生產(chǎn)時候才發(fā)現(xiàn)問題將會造成巨大的成本和時間損失。因此，本文通過介紹汽車尺寸實物驗證的內(nèi)容及實施方法，給新車開發(fā)階段的實物驗證提供了一些思路。

1 尺寸實物驗證介紹

尺寸實物驗證是指對現(xiàn)有生產(chǎn)代表性的零件、工藝流程和工藝條件進行試驗確認，明確影響和要求。通常在以下情況下需要開展實物驗證。（1）對于某一環(huán)節(jié)，在驗證設(shè)計上的假設(shè)無法參考以往經(jīng)驗或已有標準進行量化判斷的情況下，消除風險和影響；（2）目標元素或其環(huán)境被改變，那么所有相關(guān)的確認步驟或結(jié)果不能體現(xiàn)改變后的狀態(tài)，需要重新進行驗證來確認最新的結(jié)果。

以車門下沉試驗為例，它是尺寸實物驗證的一項內(nèi)容，目的是確認開閉件的環(huán)境件對尺寸技術(shù)規(guī)范（Dimension Technical Specifications, DTS）的影響。由于車門上裝了玻璃、玻璃升降器、門內(nèi)飾板等環(huán)境件，導致焊裝車間白車身的車門總成與總裝車間整車的車門總成的重量存在較大的差異[1]，所以白車身上的車門姿態(tài)與整車上的車門姿態(tài)存在差異（總裝車間車門會下沉），并且這個下沉量很難通過以往經(jīng)驗或標準來量化（每款車的結(jié)構(gòu)、造型等均存在差異），所以通常采用實物驗證來確定具體的下沉量，之后在焊裝車間通過車門配重來裝配車門，保證焊裝與總裝車間的車門姿態(tài)一致。

2 尺寸實物驗證的主要內(nèi)容

尺寸實物驗證的目的是保證整車最終的外觀及功能要求，主要包括產(chǎn)品和工藝兩方面的內(nèi)容，產(chǎn)品驗證主要是確認前期產(chǎn)品設(shè)計造成的影響，工藝驗證主要是確認工藝過程造成的影響。

2.1 產(chǎn)品驗證

（1）前期遺留的工程變更需求（Engineering Change Requirements, ECR）驗證。ECR是產(chǎn)品設(shè)計階段各工藝部門對產(chǎn)品提出的一些變更需求[2]，而一部分ECR無法在設(shè)計階段沒有實物的時候下結(jié)論直接進行更改。所以到了產(chǎn)品試制階段，有了實物之后會對這部分ECR進行驗證，根據(jù)驗證結(jié)果確認是否需要進行產(chǎn)品更改或維持現(xiàn)狀。

（2）開閉件環(huán)境件對 DTS的影響。開閉件的一些環(huán)境件比如密封條、泡棉、撐桿等安裝完畢之后會有作用力反饋到開閉件上，會造成開閉件被頂起或輕微的變形；四門的環(huán)境件安裝之后，重量變化會導致總裝四門存在下沉現(xiàn)象[3]；另外，部分車型的四門鉸鏈在總裝車間需要拆軸后安裝環(huán)境件；以上這些因素均會影響整車的外觀間隙面差，該項驗證的目的就是量化這些因素對最終目標產(chǎn)生的影響量，并在前序的一些工位做出對應(yīng)的補償量，以此來滿足整車DTS要求。圖1為車門部分環(huán)境件。

圖1 車門部分環(huán)境件示意圖

（3）開啟件極限開啟及過沖干涉驗證。日常使用車輛時經(jīng)常會對開閉件進行開合操作，比如檢查發(fā)動機艙會開啟發(fā)動機蓋，檢查完畢之后經(jīng)常會發(fā)生大力關(guān)閉的情況。該項驗證的目的就是確認開閉件開啟到極限狀態(tài)是否存在相應(yīng)的干涉，以及過沖狀態(tài)下是否存在干涉，即確認關(guān)閉瞬間在沖擊力的作用下開閉件是否會與周邊環(huán)境件產(chǎn)生干涉。圖2為發(fā)動機蓋開啟狀態(tài)。

圖2 發(fā)動機蓋開啟狀態(tài)

（4）總裝關(guān)鍵零部件設(shè)計結(jié)構(gòu)及裝配重復性驗證。該項驗證主要是確認總裝的工藝比如打緊力矩、打緊順序等對整車外觀DTS產(chǎn)生的影響；此外，還有比如前后風擋、大燈等關(guān)鍵零件的自重下沉、裝配重復性等驗證。

2.2 工藝驗證

（1）開閉件總成油漆變形驗證。焊裝車間帶開閉件的白車身到總裝車間之前會經(jīng)過涂裝車間，電泳處理時開閉件容易受到?jīng)_擊而產(chǎn)生變形，烘烤過程同樣由于溫度的影響可能會發(fā)生變形[4]，此外油漆治具也有一定影響，該項驗證主要是確定過涂前后的開閉件變形量，由于具體車型及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同，變形量也會有較大的差異，通常在0.5 mm～1.5 mm。

（2）開閉件包邊工藝對變形的影響。開閉件通常由內(nèi)板和外板包邊而成[5]，而內(nèi)外板之間如果不加任何措施容易產(chǎn)生竄動，導致車門外板與車門內(nèi)板產(chǎn)生錯位，最終的車門總成不符合尺寸精度要求，繼而影響最終整車外觀的 DTS。目前常見的措施是增加單邊點焊、突刺折邊、凝膠工藝、自穿刺鉚接（Self-Piercing Rivet, SPR）等，該項驗證的目的就是驗證開閉件防竄動工藝以及記錄相應(yīng)的竄動量。圖3為開閉件包邊工藝（滾邊）。

圖3 開閉件包邊工藝（滾邊）

（3）焊裝和總裝的對應(yīng)性分析。主要驗證焊裝車間車門吸平測量與總裝車間真鎖測量的對應(yīng)性，以確定在焊裝車間車門的調(diào)整姿態(tài)[6]，避免總裝車間由于裝了真鎖之后出現(xiàn)變化而進行過多的調(diào)整。

（4）焊裝裝具重復性驗證。對焊裝車間調(diào)整線的開閉件裝具進行重復性驗證，確保裝具達到設(shè)計要求。

（5）鉸鏈夾具裝配重復性驗證。對開閉件鉸鏈的裝配夾具進行重復性驗證，確保夾具達到設(shè)計要求。

（6）總裝裝具重復性驗證。對總裝車間的裝具進行重復性驗證，確保裝具達到設(shè)計要求。

3 尺寸實物驗證的實施方法

尺寸實物驗證的實施首先需要結(jié)合試制生產(chǎn)的計劃制定實物驗證的計劃，計劃中應(yīng)包含驗證的項目、時間、地點、人員以及所需的資源等內(nèi)容，如果生產(chǎn)計劃變更，則驗證計劃也需要做出調(diào)整。然后按照計劃開展相應(yīng)的驗證項目，并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)、結(jié)果，輸出相應(yīng)的驗證報告及問題清單，并反饋給相關(guān)責任部門，跟蹤問題整改進展直至關(guān)閉。下面介紹兩項常見的驗證項目。

3.1 車門密封條影響驗證

驗證所需的資源：總裝帶四門的車身一臺，門洞密封條、門框密封條（需要斷面投影報告、壓載力報告）、車門的內(nèi)飾護板、B柱裝飾板、前后門鎖及鎖扣。驗證的具體步驟如下：

（1）準備試驗工具：剪鉗，大力鉗，毛氈，止口測量銷棒，間隙尺、面差表；

（2）在焊裝確認車門包邊工藝參數(shù)正確，車門鉸鏈在夾具上裝配；

（3）在焊裝調(diào)整線上測量車門的內(nèi)止口間隙，要求符合數(shù)模,對不符合的區(qū)域進行返修到理論狀態(tài)（止口返修需過渡均勻，不能有突變）；

（4）總裝四門的裝配過程中不能對面差進行返修，跟蹤確認；

（5）通過調(diào)整前、后門的鎖扣使后門/側(cè)圍、前門/后門的止口符合要求；

（6）分別拆下后門門框密封條、車門密封條，將后車門鎖止，測量后門各測量點的間隙、面差及止口間隙值并記錄；表 1為密封條影響數(shù)據(jù)記錄表；

表1 密封條影響數(shù)據(jù)記錄表

（7）分別拆下前門門框密封條、車門密封條，將前車門鎖止，測量前門各測量點的間隙、面差及止口間隙值并記錄。圖 4為前后門各測量點位置。

圖4 前后門間隙/面差測量點位置

3.2 車門下沉影響驗證

車門下沉在產(chǎn)品開發(fā)階段通常會使用計算機輔助工程（Computer Aided Engineering, CAE）來模擬實際裝配過程中車門受到的力來得到一個初始的下沉理論值，該理論值會在樣車試制階段進行實車驗證，驗證后會根據(jù)結(jié)果進行調(diào)整，調(diào)整后的值會進一步在小批量的生產(chǎn)中得到應(yīng)用和驗證。

驗證所需的資源：4臺份電泳后的白車身，吸平塊、紙膠帶、鋼板尺、劃線筆、游標卡尺、拆鎖工具。驗證的具體步驟如下：

（1）驗證工作在總裝車間進行；

（2）確定4臺份電泳后車身；

（3）在焊裝調(diào)整線上確認車門鉸鏈螺栓（鉸鏈與車門之間、鉸鏈與側(cè)圍之間）的力矩是否符合要求；

（4）使用細劃線筆在紙膠帶上均勻畫出直線；

（5）車身使用吸平塊吸平，將膠帶貼在車身上如圖5位置（左右兩側(cè)均做），從間隙位置切斷膠帶，測量直線Z向高度，并做好記錄。

圖5 前后門膠帶紙位置

（6）重復步驟（4）（5），確認4臺車全部貼紙ok；

（7）總裝件裝配完成，待門總成裝配到車身后，使用吸平塊吸平，再次測量Z向變化，并做好記錄；

（8）總裝四門的裝配過程中不能對車門進行返修；

（9）重復操作步驟（7），記錄4臺份車身數(shù)據(jù)。表2為車門下沉數(shù)據(jù)記錄表。

表2 車門下沉數(shù)據(jù)記錄表

從表 2數(shù)據(jù)可以看到，車門在焊裝車間由于鈑金車門總成的自重影響會略微下沉，經(jīng)過涂裝車間由于電泳、烘烤等工藝也會出現(xiàn)變化，最終總裝車間裝配了車窗玻璃、玻璃升降器、門內(nèi)飾板、后視鏡等零件后出現(xiàn)較為明顯下沉現(xiàn)象。因此，這個下沉量需要在焊裝裝配車門時進行對應(yīng)的補償，即焊裝裝配后車門狀態(tài)是往上抬對應(yīng)的數(shù)值，實際操作過程中一般通過配重塊或者工裝調(diào)整來實現(xiàn)，最終使經(jīng)過總裝之后的車門基本處于水平狀態(tài)。

4 結(jié)語

本文對汽車尺寸實物驗證進行了討論，系統(tǒng)地闡述和總結(jié)了整車實物驗證的重要作用，并通過具體實踐從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝過程分析了實物驗證的具體方法和步驟，內(nèi)容具有實際的指導作用和推廣價值。