高順恩，孫 雷

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

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一種新型尾門鉸鏈定位工裝

高順恩，孫 雷

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

摘要：介紹了一種新型的尾門鉸鏈定位機(jī)構(gòu)，通過產(chǎn)品分析、數(shù)模設(shè)計(jì)、數(shù)模模擬和實(shí)地驗(yàn)證，確認(rèn)了定位機(jī)構(gòu)的可行性，滿足了鉸鏈的定位要求，從而確保了尾門安裝到車身后間隙和段差能夠滿足公司標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：尾門鉸鏈；定位；工裝

車門鉸鏈?zhǔn)擎溄榆嚿砼c車門的重要零件，它的主要作用是保證車門與車身的相對位置，從而確保車門安裝到車身后間隙和段差能夠滿足公司標(biāo)準(zhǔn)。所以說鉸鏈定位的精確與否事關(guān)重大，不容忍視。鉸鏈定位夾具的設(shè)計(jì)要滿足鉸鏈零件在車門上的定位安裝要求，即設(shè)計(jì)的夾具可以很好的將汽車焊接零件定位好，保證良好的焊接質(zhì)量；同時(shí)，夾具的設(shè)計(jì)也要滿足安裝要求：車門鉸鏈通過風(fēng)槍安裝螺栓到車門或車身側(cè)，安裝完成后按產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求打扭力和檢測扭力。此外，夾具的設(shè)計(jì)要符合風(fēng)槍安裝鉸鏈時(shí)候的人機(jī)工程需要，有合適的操作高度，同時(shí)還有足夠的風(fēng)槍操作空間。

本文通過某一車型尾門鉸鏈定位工裝的開發(fā)研究，深入分析尾門鉸鏈裝配過程中的要點(diǎn)和核心，綜合考慮定位和人機(jī)工程等關(guān)鍵要素，使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)，滿足生產(chǎn)線裝配生產(chǎn)需求。

1　鉸鏈機(jī)構(gòu)分析

1.1鉸鏈定位點(diǎn)分析

如圖1所示：該鉸鏈通過兩根M8的螺桿與車門側(cè)相連接，通過一根M8的螺桿與車身側(cè)相連接，同時(shí)該鉸鏈可以繞中間的軸進(jìn)行一定的旋轉(zhuǎn)。在本項(xiàng)目中，先通過風(fēng)槍把鉸鏈安裝到車門上，之后再將車門掛到車身上。分析鉸鏈的加工工藝，了解鉸鏈控制尺寸的地方，結(jié)合定位要求，最終定下了如圖2所示的定位策略。

圖1　鉸鏈

圖2　鉸鏈定位點(diǎn)

1.2鉸鏈初始設(shè)計(jì)姿態(tài)確定

在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，為了方便現(xiàn)場夾具的測量調(diào)整，通常要求夾具的調(diào)整方向與測量時(shí)建立的相對坐標(biāo)系方向保持一致。假如測量時(shí)發(fā)現(xiàn)X坐標(biāo)多了1 mm，就可以直接將該方向的墊片取掉1 mm，而不需要經(jīng)過計(jì)算才能確定某一方向的調(diào)整量。

在拼臺設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要確定的就是底板的位置，確定完底板的位置后，現(xiàn)場測量調(diào)整的三坐標(biāo)方向就可以確定了。所以為了方便現(xiàn)場鉸鏈定位夾具的測量調(diào)整，將鉸鏈的初始姿態(tài)確定如下（如圖3所示）：鉸鏈車身側(cè)定位面平行于底板面，這樣就能保證鉸鏈定位夾具三坐標(biāo)測量時(shí)調(diào)整方向與三坐標(biāo)測量坐標(biāo)系方向一致，方便夾具調(diào)整，減少測量調(diào)整人員的工作量。

圖3　鉸鏈初始姿態(tài)

2　鉸鏈定位夾具數(shù)模設(shè)計(jì)[1]

如圖3所示可以發(fā)現(xiàn)鉸鏈位于車門內(nèi)，為了避免車門舉升和搬取車門時(shí)車門與鉸鏈定位夾具干涉，還需要設(shè)計(jì)一套伸縮機(jī)構(gòu)，以確保鉸鏈安裝好后能把鉸鏈定位夾具退出車門外，同時(shí)分析鉸鏈定位策略（如圖2所示）時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)鉸鏈上還存在壓緊點(diǎn)，因此鉸鏈定位夾具還需要一套翻轉(zhuǎn)夾緊夾具，用來壓緊鉸鏈。從而可以確認(rèn)，鉸鏈定位夾具由兩部分組成：一部分為伸縮定位機(jī)構(gòu)，另一部分為翻轉(zhuǎn)夾緊機(jī)構(gòu)。

2.1伸縮定位夾具設(shè)計(jì)

2.1.1定位零件設(shè)計(jì)

通過分析鉸鏈的定位策略（如圖2所示），將鉸鏈的定位點(diǎn)分別集成在伸縮機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)上，伸縮機(jī)構(gòu)上需要集成鉸鏈支撐、車身側(cè)鉸鏈兩側(cè)邊限位和車身側(cè)鉸鏈靠近車門邊緣處端面限位這幾個(gè)功能零件。

如圖4所示，鉸鏈托塊集成了鉸鏈支撐和端面限位兩種功能，兩側(cè)邊的限位塊實(shí)現(xiàn)了鉸鏈側(cè)邊限位的功能，通過限制鉸鏈的兩個(gè)側(cè)面就確定了鉸鏈Y的位置，通過鉸鏈托塊的卡槽就限制住了鉸鏈往車門外側(cè)移動(dòng)的趨勢，也就是限制住了鉸鏈Z向的正方向，這樣一來就確定鉸鏈的位置，可以把鉸鏈平穩(wěn)的放置在預(yù)設(shè)計(jì)位置。

圖4　鉸鏈定位工裝

2.1.2伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖5所示，伸縮機(jī)構(gòu)選用公司常用的一種機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)主要由氣缸、氣缸安裝座、線性軸承、連接塊和導(dǎo)向軸等零件組成，精度主要由導(dǎo)向軸和線性軸承、連接塊之間的配合精度來保證，因此這幾個(gè)零件的加工要求都比較高：氣缸安裝座2的材料為45#鋼，硬度要求為HRC38-42；導(dǎo)向軸5的材料為45#鋼，硬度要求為HRC55-62，同時(shí)要高頻淬火；連接塊4的材料為45#鋼，需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；連接塊4與導(dǎo)向軸5的配合為過渡配合，孔的公差等級為H7，軸的公差等級為n7.因此，只要保證零件的加工精度，即可確保伸縮機(jī)構(gòu)的定位精確可靠，即使由于長時(shí)間的高負(fù)荷作業(yè)導(dǎo)致的線性軸承磨損，只要更換線性軸承即可。在具體數(shù)模設(shè)計(jì)的時(shí)候，主要需要注意的是氣缸行程的選擇，確保機(jī)構(gòu)收縮到位的時(shí)候，機(jī)構(gòu)距車門邊緣的最小距離大于15 mm的安全距離，以免影響車門的舉升和搬取。

圖5　伸縮機(jī)構(gòu)

最后，再設(shè)計(jì)一些小零件，將伸縮機(jī)構(gòu)和定位零件兩者連接起來，伸縮定位夾具就完成了（如圖6所示）。

圖6　伸縮定位夾具

2.2翻轉(zhuǎn)壓緊夾具設(shè)計(jì)

分析鉸鏈定位策略可知（如圖2），翻轉(zhuǎn)壓緊夾具上需要集成鉸鏈壓緊和鉸鏈車門內(nèi)側(cè)端面限位的功能。

在翻轉(zhuǎn)壓緊夾具設(shè)計(jì)過程中，需要著重考慮夾具氣缸旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的選取：在夾具翻轉(zhuǎn)過程中，應(yīng)注意避免鉸鏈壓塊與鉸鏈之間的干涉，分析之后可以確定氣缸的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)必須高于鉸鏈壓塊端面的上端點(diǎn)，這樣才能避免鉸鏈壓塊在旋轉(zhuǎn)打開過程中與鉸鏈干涉（如圖7所示）；同時(shí)，還要確保夾具打開后距離車門的最小距離要大于15 mm的安全距離，具體原則為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)距車門邊緣的距離要大于壓緊點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)點(diǎn)之間最大距離值和安全距離值之和。

圖7　翻轉(zhuǎn)夾具氣缸旋轉(zhuǎn)點(diǎn)

將翻轉(zhuǎn)壓緊夾具的氣缸旋轉(zhuǎn)點(diǎn)確定好之后，剩下的夾具設(shè)計(jì)就不存在什么技術(shù)難點(diǎn)了，設(shè)計(jì)的夾具具體結(jié)構(gòu)如圖8所示，翻轉(zhuǎn)壓緊夾具上氣缸1翻轉(zhuǎn)壓緊，通過鉸鏈壓塊一2的卡槽，就限制住了鉸鏈往車門內(nèi)側(cè)移動(dòng)的趨勢，即將鉸鏈Z的負(fù)方向限制住了；通過鉸鏈壓塊一2和鉸鏈壓塊二4的配合將鉸鏈壓緊并固定在門上，翻轉(zhuǎn)壓緊夾具和伸縮定位夾具相配合最終限制住了鉸鏈的X、Y、Z向，實(shí)現(xiàn)完全定位從而保證鉸鏈定位的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，提高門總成的精度和白車身的裝配質(zhì)量，減少返修，提高生產(chǎn)效率。

圖8　夾具總成

最后，該套夾具設(shè)計(jì)時(shí)還要注意讓開風(fēng)槍的操作空間，例如M8的螺栓，風(fēng)槍槍頭22~24 mm，再留下至少7 mm的安全距離，那么可以確定夾具零件離鉸鏈螺孔中心點(diǎn)的距離應(yīng)保持在18 mm以上。

3　夾具現(xiàn)場測量調(diào)整

夾具的測量采用三坐標(biāo)測量方法，以底板的四個(gè)基準(zhǔn)孔中的其中三個(gè)為基準(zhǔn)建立測量坐標(biāo)系，將三坐標(biāo)測量儀采集到的數(shù)據(jù)與數(shù)模設(shè)計(jì)值相比較，得出調(diào)整量；夾具調(diào)整是為了控制尺寸的公差，尺寸控制主要包括制定測點(diǎn)文件及測量計(jì)劃、規(guī)劃檢具和其他測量設(shè)備、樣車試制測試、量產(chǎn)后的車身數(shù)據(jù)收集與整理分析、持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)，涉及到的控制要素主要為間隙和段差，重要性不容忽視[2]。

本文中介紹的該套夾具X、Y、Z三個(gè)方向上都設(shè)計(jì)有調(diào)整墊片，墊片有1 mm、0.5 mm、0.3 mm和0.2 mm四種厚度規(guī)格?，F(xiàn)場測量調(diào)整的時(shí)候，各個(gè)方向的調(diào)整精度可以精確到0.1 mm以內(nèi)，具體調(diào)整夾具精度的時(shí)候以滿足車身段差和間隙等公司標(biāo)準(zhǔn)要求為最終目標(biāo)。

4　結(jié)束語

尾門鉸鏈作為尾門開關(guān)的關(guān)鍵零部件，其定位精確與否直接影響車身的外觀質(zhì)量，影響到客戶使用過程中的滿意度，因此合理優(yōu)化設(shè)計(jì)鉸鏈定位夾具至關(guān)重要。本文中介紹的尾門鉸鏈定位工裝現(xiàn)已成功運(yùn)用，該結(jié)構(gòu)簡單、定位精度高、調(diào)整方便、人機(jī)工程好，完全滿足了鉸鏈的定位要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]聞邦椿．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010．

[2]楊思源，涂雄，李軍.尺寸工程在白車身制造過程中的應(yīng)用[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，26（06）：18-23．

中圖分類號:U468.2.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-545X（2016）04-0121-03

收稿日期：2016-01-02

作者簡介：高順恩（1990-），男，廣西賀州人，本科，車身工裝助理工程師，從事門蓋線夾具研發(fā)。

A New Type of Door Hinge Positioning Jig

GAO Shun-en，SUN Lei
（SAIC-GM-Wuling Automobile Co.，Ltd，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Abstract：This paper introduces a new type of the tail door hinge positioning，through the product analysis，mathematical model design，analog simulation and field verification，confirmed the feasibility of the positioning，can satisfy the demands of the hinge positioning，to ensure that the tail gate clearance after installation to the car body and segment difference can meet company standards．

Key words：the tail door hinge；positioning；tooling