尹雪松，吳錦文，李憲龍，張春梅

(奇瑞汽車(chē)股份有限公司，蕪湖安徽 240001)

1 概述

1.1 汽車(chē)門(mén)蓋匹配的重要性

顧名思義，匹配是以外觀為最終目的，顧客可視部位的外觀質(zhì)量都是匹配涉及的課題，隸屬于車(chē)身尺寸系統(tǒng)工程領(lǐng)域，其好壞不但影響汽車(chē)的整體外觀質(zhì)量，對(duì)汽車(chē)銷(xiāo)售也有著不可估量的影響力。

從車(chē)身來(lái)看，門(mén)蓋在整車(chē)中的地位十分重要，很多主機(jī)廠都調(diào)用大量的人力和物力來(lái)提升門(mén)蓋質(zhì)量，或者是降低門(mén)蓋在交車(chē)中的質(zhì)量問(wèn)題；其次對(duì)于整車(chē)來(lái)講，門(mén)蓋匹配的好壞影響整車(chē)的風(fēng)噪、四門(mén)閉合力及密封效果；再者，焊裝對(duì)車(chē)身的匹配外觀效果控制不好，將會(huì)直接影響總裝整車(chē)的下線(xiàn)，增加調(diào)整量，大大制約成本控制、產(chǎn)品質(zhì)量以及產(chǎn)量的提升。

1.2 影響門(mén)蓋焊接與裝配尺寸的因素

從產(chǎn)品設(shè)計(jì)源頭來(lái)看，門(mén)蓋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性的問(wèn)題較為突出。由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員對(duì)工藝性和工裝可行性考慮不足，再加上前期設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)豐富的工藝人員介入，往往后期的工藝實(shí)施困難重重；為了完成車(chē)身，結(jié)構(gòu)影響車(chē)身功能、尺寸，方案解決只能是產(chǎn)品頻繁進(jìn)行設(shè)變或更改工藝，大幅增加產(chǎn)品投入成本和生產(chǎn)調(diào)試周期。

從制造過(guò)程來(lái)看，采用何種工藝和工裝定位方案對(duì)尺寸的累積、公差的滿(mǎn)足相當(dāng)重要，這就要求現(xiàn)場(chǎng)工藝與調(diào)試人員有相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)累積才能采用最優(yōu)的方案：如何拆序，采用哪種焊接方式等；何種工裝定位方式更易保證產(chǎn)品尺寸，哪種方案檢具更合理，能真實(shí)反映產(chǎn)品狀態(tài)等。

焊裝生產(chǎn)規(guī)劃和工藝布置時(shí)，作為匹配關(guān)鍵件的門(mén)蓋和翼子板，單件制造偏差會(huì)導(dǎo)致焊接總成尺寸偏差大或干涉、多料；焊接變形影響總成的間隙平度；焊接錯(cuò)位將導(dǎo)致無(wú)法裝配等。

門(mén)蓋焊接中的公差累積與車(chē)身是相同的，不同之處是考慮焊接后裝配在車(chē)身上的配合公差，這就需要工程部門(mén)對(duì)尺寸鏈進(jìn)行分析和合理分配，提升焊接精度更好的滿(mǎn)足裝配精度。影響裝配尺寸精度的因素也是多方面的，除了上面的焊接精度，還有壓合尺寸、鉸鏈尺寸、裝配孔過(guò)孔尺寸，及車(chē)身裝配相關(guān)功能尺寸等等。

國(guó)內(nèi)外很多汽車(chē)企業(yè)都大幅提高了制造水平，尺寸工程已經(jīng)得到了廣泛推廣，通過(guò)尺寸計(jì)算將總成的尺寸鏈分解到它的目的是提升車(chē)身的制造質(zhì)量，而如何更具體的實(shí)現(xiàn)這已制造水平，也是行業(yè)迫切需要突破的技術(shù)瓶頸。

另一方面，采用先進(jìn)的裝配手段，在滿(mǎn)足裝車(chē)和調(diào)試的要求下，亦可以有效的降低對(duì)工藝的要求，比如前后門(mén)裝具，翼子板裝具，各種小型手持樣板夾具，采用工裝定位就可放大各種裝配過(guò)孔，完全依靠過(guò)孔來(lái)吸收公差，依靠裝具作為基準(zhǔn)來(lái)裝配，達(dá)到很高的精度。

1.3 奇瑞公司門(mén)蓋匹配工作的開(kāi)展介紹

奇瑞汽車(chē)股份有限公司經(jīng)過(guò)數(shù)年的發(fā)展與技術(shù)的積累沉淀，在2008年年初，規(guī)劃設(shè)計(jì)院車(chē)身部（現(xiàn)更名為規(guī)劃設(shè)計(jì)一院車(chē)身二部）正式成立了匹配專(zhuān)業(yè)技術(shù)小組，以公司目前的發(fā)展?fàn)顩r以及整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)作及調(diào)試周期，重點(diǎn)是批量前如何更快的達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造要求，外觀匹配是重要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一，目標(biāo)就是不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量。匹配小組與產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門(mén)、沖壓工藝部門(mén)、專(zhuān)業(yè)尺寸分析技術(shù)小組緊密配合，通過(guò)形成思路→方案實(shí)施→經(jīng)驗(yàn)總結(jié)→優(yōu)化再實(shí)施的過(guò)程，使調(diào)試思路更趨于成熟和有效，再加上與行業(yè)專(zhuān)家的交流、學(xué)習(xí)，做到不斷突破和成長(zhǎng)，從而保證了門(mén)蓋調(diào)試技術(shù)的更新和發(fā)展。

2 轎車(chē)門(mén)蓋和零件的結(jié)構(gòu)介紹

2.1 門(mén)蓋功能簡(jiǎn)介

四門(mén)兩蓋是車(chē)身上的重要組成部分，作為車(chē)身上的主要開(kāi)閉件，其運(yùn)動(dòng)性與車(chē)身的配合性是設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)要關(guān)注的方面。針對(duì)目前國(guó)家的法律法規(guī)對(duì)行人及成員保護(hù)的要求越來(lái)越嚴(yán)，其中對(duì)門(mén)蓋的要求占了相當(dāng)重要的比例，比如對(duì)發(fā)蓋的規(guī)定關(guān)系到正面碰撞、人機(jī)工程、汽車(chē)前部凸出物的行人保護(hù)；又如翼子板的強(qiáng)度要求，安裝點(diǎn)的位置，適應(yīng)低速碰撞的行人保護(hù)等，因此門(mén)蓋的結(jié)構(gòu)性標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越多，同時(shí)對(duì)門(mén)蓋的尺寸和配合也越來(lái)越高。門(mén)蓋在必須滿(mǎn)足法規(guī)方面設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，也要在此規(guī)范內(nèi)更大可能去適應(yīng)現(xiàn)有的生產(chǎn)和工藝水平。

從功能、外觀、工藝結(jié)構(gòu)及人機(jī)舒適要求來(lái)布置設(shè)計(jì)門(mén)蓋的結(jié)構(gòu)，玻璃升降困難、四門(mén)下垂嚴(yán)重、四門(mén)密封不良及閉合力過(guò)大為公司門(mén)蓋系統(tǒng)三大重癥，嚴(yán)重影響了門(mén)蓋性能。

門(mén)蓋在車(chē)身中既是獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，又與車(chē)身密不可分，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)其進(jìn)行必要的運(yùn)動(dòng)分析，像門(mén)蓋在開(kāi)啟中與其配合件的最小配合間隙，這個(gè)應(yīng)該是門(mén)蓋考慮到過(guò)孔的極限位置，運(yùn)動(dòng)性的校核還要考慮鉸鏈的運(yùn)動(dòng)性，鉸鏈與門(mén)蓋的角度將直接影響門(mén)蓋的閉合力，另外密封性與玻璃升降等也是必不可少的分析內(nèi)容。

還有重要的一項(xiàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門(mén)往往忽略，那就是門(mén)蓋的尺寸性，這個(gè)是保證門(mén)蓋功能的必要要求；在門(mén)蓋總成檢具上（檢具上的檢測(cè)基準(zhǔn)孔的公差是±0.05，基準(zhǔn)面的公差要求是±0.1），對(duì)壓合后的門(mén)蓋總成公差要求是±0.7 mm，整車(chē)的水平下，平度影響內(nèi)間隙和相互配合的外觀平度，間隙影響外觀間隙，門(mén)蓋的良好的結(jié)構(gòu)性就是在不影響強(qiáng)度的情況下，盡最大可能保證焊接后使門(mén)蓋的尺寸性得到滿(mǎn)足，使門(mén)蓋在與車(chē)身配合中協(xié)調(diào)流暢、過(guò)渡平順，可見(jiàn)其尺寸穩(wěn)定性在匹配質(zhì)量中多么重要。產(chǎn)品將數(shù)據(jù)下發(fā)到工藝部門(mén)后，工藝部門(mén)便要反饋的尺寸問(wèn)題，便是將整車(chē)的公差分配到總成和單件上，用來(lái)指導(dǎo)工藝部門(mén)（沖壓、焊裝）結(jié)合這個(gè)尺寸分析，來(lái)協(xié)調(diào)產(chǎn)品部門(mén)制定合理的公差值。

2.2 門(mén)蓋結(jié)構(gòu)類(lèi)型

在車(chē)門(mén)開(kāi)發(fā)早期，即車(chē)型開(kāi)發(fā)的規(guī)劃階段，必須定義所要開(kāi)發(fā)車(chē)型的車(chē)門(mén)屬于那種類(lèi)型，在行業(yè)中，有些主機(jī)廠是根據(jù)車(chē)型的等級(jí)來(lái)確定使用四門(mén)的結(jié)構(gòu)，而有些是根據(jù)自身技術(shù)積累和工藝水平來(lái)確定四門(mén)結(jié)構(gòu)。本章旨在分析現(xiàn)有各種車(chē)門(mén)類(lèi)型的特點(diǎn)以及選擇依據(jù)。

2.2.1 整體式車(chē)門(mén)

整體式車(chē)門(mén)拆解如圖1所示。

圖1 整體式車(chē)門(mén)拆解圖

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：內(nèi)外板是整體式結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點(diǎn)：由于整體式車(chē)門(mén)的內(nèi)外板是一體式的，所以其窗框部分的造型不受限制，可以由造型師設(shè)計(jì)出視覺(jué)效果良好的車(chē)門(mén)。

缺點(diǎn)：（1）由于車(chē)門(mén)內(nèi)、外板是整體式結(jié)構(gòu)，在沖壓前所需的板料尺寸大，沖壓后廢料無(wú)法實(shí)現(xiàn)再次利用，同時(shí)在窗框部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以成本高；（2）車(chē)門(mén)上框部分結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，關(guān)門(mén)時(shí)振動(dòng)大，聲效差。

2.2.2 分體式車(chē)門(mén)

分體式（輥壓式）車(chē)門(mén)拆解圖如圖2所示。

圖2 分體式（輥壓式）車(chē)門(mén)拆解圖

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：車(chē)門(mén)本體由車(chē)門(mén)外板、車(chē)門(mén)內(nèi)板及窗框構(gòu)成；一般采用輥壓成型工藝生成車(chē)門(mén)窗框，然后與內(nèi)板焊接，最后與外板壓合或焊接成車(chē)門(mén)焊接總成。

優(yōu)點(diǎn)：（1）由于車(chē)門(mén)內(nèi)、外板件的尺寸減小，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低；（2）車(chē)門(mén)窗框是獨(dú)立部件，可以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度，從而減小關(guān)門(mén)時(shí)的振動(dòng)，關(guān)門(mén)聲效好；（3）車(chē)門(mén)窗框有利于密封安裝，從而提高車(chē)門(mén)防振、減噪的能力；（4）窗框較窄，視野性好。

缺點(diǎn)：（1）車(chē)門(mén)窗框部分受成型工藝的限制，要求其各截面基本相同，從而限制了車(chē)門(mén)造型的自由度；（2）裝配精度對(duì)整個(gè)車(chē)門(mén)的裝配精度影響大，尤其是焊接后總成的平度，及裝車(chē)后前后門(mén)間，前后門(mén)上段與側(cè)圍間的配合；（3）容易形式大小門(mén)狀態(tài)和前后門(mén)匹配上段間隙、面差不均。

輥壓上段與門(mén)內(nèi)板焊接部位，精度要求高，出現(xiàn)配合不良、焊接扭曲等都會(huì)導(dǎo)致上段焊接后精度差，具體的上段定位方式在第三節(jié)進(jìn)行講解。

2.2.3 混合式車(chē)門(mén)

混合式車(chē)門(mén)拆解圖如圖3所示。

圖3 混合式車(chē)門(mén)拆解圖

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：先將窗框焊接在分體式車(chē)門(mén)內(nèi)板上，再與整體式車(chē)門(mén)外板或分體式車(chē)門(mén)外板壓合成車(chē)門(mén)總成。

優(yōu)點(diǎn)：該種車(chē)門(mén)既具有整體式車(chē)門(mén)造型自由的優(yōu)點(diǎn)，又具有分體式車(chē)門(mén)關(guān)門(mén)效果好、密封性好的優(yōu)點(diǎn)。

缺點(diǎn)：（1）由于造型要求，成本較高；（2）上段與側(cè)圍外板要依靠壓合來(lái)保證尺寸，影響上段的配合與門(mén)窗框護(hù)板的配合狀態(tài)。

3 門(mén)蓋結(jié)構(gòu)尺寸控制要素與夾具定位

3.1 門(mén)蓋典型結(jié)構(gòu)的尺寸控制要求

3.1.1 四門(mén)內(nèi)板開(kāi)口尺寸

四門(mén)內(nèi)板結(jié)構(gòu)為“U”型開(kāi)口結(jié)構(gòu)，沖壓件拉延成型，但是由于沖壓件結(jié)構(gòu)的回彈（Springback），結(jié)構(gòu)的開(kāi)口大小將直接影響壓合后的總體尺寸。

先談?wù)剬?duì)壓合尺寸影響的幾大因素：

（1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)。包括內(nèi)外板的間隙與外板翻邊的高度，也就是內(nèi)外板的竄動(dòng)量，目前最有效的壓合定位方式就是內(nèi)外板在壓合中，即內(nèi)外板都定位受控的情況下，將內(nèi)外板進(jìn)行固化處理，防止壓合后的內(nèi)外板竄動(dòng)，如采用在壓合模中套入電磁感應(yīng)線(xiàn)圈，壓合保壓時(shí)進(jìn)行固化的方式；另一種方案就是壓合后通過(guò)機(jī)械手取件送到感應(yīng)固化夾具上進(jìn)行固化，以此來(lái)保證內(nèi)外板壓合后的相對(duì)位置變化，也能防止內(nèi)外板的竄動(dòng)，有效控制車(chē)門(mén)的穩(wěn)定性和精度。

（2）內(nèi)板開(kāi)口尺寸。內(nèi)板的開(kāi)口尺寸變化帶來(lái)的 影響如圖4所示。

圖4 內(nèi)板的開(kāi)口尺寸變化帶來(lái)的影響

圖4b是內(nèi)板開(kāi)口尺寸在理論的狀態(tài)下，內(nèi)外板間隙L1=1.0 mm，當(dāng)內(nèi)板的開(kāi)口尺寸變大后，內(nèi)外板的間隙變成了L2，從圖上很明顯的看出，內(nèi)板開(kāi)口尺寸的變大，導(dǎo)致外板翻邊與內(nèi)板的間隙變小L2＜L1=1 mm，將會(huì)影響包邊的精度。

內(nèi)窗框加強(qiáng)板對(duì)內(nèi)板開(kāi)口尺寸的影響。與門(mén)內(nèi)板連接的視覺(jué)如圖5所示，結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖6a此種內(nèi)板窗框加強(qiáng)板與內(nèi)板的連接采用對(duì)接方式，此方式對(duì)內(nèi)板開(kāi)口影響很大，對(duì)內(nèi)板精度和內(nèi)板窗框加強(qiáng)板的精度要求高，這種U型結(jié)構(gòu)反彈量將會(huì)影響焊接后的尺寸。

圖5 與門(mén)內(nèi)板連接

為了能保證內(nèi)板開(kāi)口尺寸的穩(wěn)定性，首先產(chǎn)品設(shè)計(jì)中要盡量避免使用此結(jié)構(gòu)。推薦使用的連接方式是圖6b，內(nèi)板與窗框加強(qiáng)板采用搭接，內(nèi)板的x向不但避免的焊接，同時(shí)y向的焊接對(duì)內(nèi)板的開(kāi)口尺寸沒(méi)有影響，可以很好的保證內(nèi)板焊接成總成后的開(kāi)口尺寸。

3.1.2 外窗框加強(qiáng)板的連接形式

（1）與內(nèi)板總成焊接。

外板窗框加強(qiáng)板與內(nèi)板總成進(jìn)行焊接，搭接方式基本是采用與外板進(jìn)行搭接的形式，如圖7所示，然后再與外板進(jìn)行包邊、焊接。

圖6 連接結(jié)構(gòu)

搭接的方式也可采用一邊搭接一邊對(duì)接的結(jié)構(gòu)，外板窗框加強(qiáng)板是通過(guò)在玻璃導(dǎo)軌上燒焊，來(lái)增強(qiáng)外窗框的穩(wěn)定性。

（2）與外板焊接。

如圖8所示的混合式車(chē)門(mén)的門(mén)外板總成，這種結(jié)構(gòu)就是通過(guò)夾具定位外板及窗框加強(qiáng)板然后進(jìn)行點(diǎn)焊，再將內(nèi)外板總成進(jìn)行包邊。對(duì)外板的定位一般選擇門(mén)外開(kāi)把手處定位，或者采用外板翻邊輪廓進(jìn)行定位。

對(duì)于總成還需要進(jìn)行內(nèi)板板固定，即進(jìn)行內(nèi)外板的焊接，此道序要對(duì)內(nèi)外板的開(kāi)口尺寸進(jìn)行控制，焊接后的總成可保證內(nèi)外板開(kāi)口尺寸的精度。

圖7 與外板進(jìn)行搭接

圖8 混合式車(chē)門(mén)的門(mén)外板總成

圖9 夾具式樣截面

內(nèi)外板窗框開(kāi)口的夾具控制方案的夾具試樣截面如圖9所示。外板窗框加強(qiáng)板在與內(nèi)板焊接時(shí)，通過(guò)SHIFT定位基準(zhǔn)，控制開(kāi)口尺寸，可做成標(biāo)準(zhǔn)塊一體的，但是磨損比較大，且調(diào)試不方便；也可設(shè)計(jì)成上下可調(diào)的活動(dòng)基準(zhǔn)，如圖9中塞塊設(shè)計(jì)。重點(diǎn)是保證焊接時(shí)，對(duì)開(kāi)口進(jìn)行充分控制。

3.1.3 混合式車(chē)門(mén)上段護(hù)板配合

混合式車(chē)門(mén)形式需要總裝裝配窗框護(hù)板，前后門(mén)的平度和間隙都讓調(diào)試人員頭痛，有護(hù)板的結(jié)構(gòu)，裝配定位方式有以下幾種：

（1）以x、y向作為基準(zhǔn)：y向作為貼合基準(zhǔn)，通過(guò)x向一邊卡住（由于此處卡邊部位是焊接邊，要保證焊接質(zhì)量，防止變形），同時(shí)另一邊采用x向自攻釘打緊的方式，與上窗框加強(qiáng)板x向貼合。這種結(jié)構(gòu)對(duì)前后門(mén)的y向一致性要求高，尤其是總成在檢具上上段的檢測(cè)要很?chē)?yán)格，同時(shí)x向不可調(diào)整，也就是間隙也難以調(diào)整；對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，目前調(diào)試時(shí)多是控制沖壓件的尺寸精度，門(mén)總成要加測(cè)相關(guān)因素，并對(duì)前后門(mén)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行配合分析，或依據(jù)裝車(chē)一致性的問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行整改沖壓件，夾具上要重點(diǎn)控制上窗框加強(qiáng)板與內(nèi)板焊接時(shí)的一致性，要控制護(hù)板在裝車(chē)的基準(zhǔn)在夾具上的狀態(tài)。

（2）x向通過(guò)基準(zhǔn)貼合，y向自攻釘打緊，要保證前后門(mén)的配合，也同樣需要保證其y向平度和x向間隙，焊接上窗框加強(qiáng)板是要防止x向基準(zhǔn)的焊接變形，要有效的避讓焊點(diǎn)。

上段護(hù)板的配合重要的匹配要點(diǎn)是保證前后門(mén)外板直至護(hù)板的平度、間隙的均勻度。重要的一點(diǎn)是定位、裝配在與外板無(wú)關(guān)的上窗框上，考慮縮短公差尺寸鏈，目前沒(méi)有特別有效的辦法，除產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)構(gòu)外，也可采用有效的裝具來(lái)為護(hù)板的裝配提供基準(zhǔn)，至于護(hù)板配合處的DTS，建議要給定的要微大于四門(mén)外板的配合公差。