黃金妹 姜彬彬 雷亞鵬
【摘 要】某乘用車在測試過程中發(fā)現(xiàn)造車階段存在以下設(shè)計問題:車子經(jīng)過繩索路時,B柱上飾板高調(diào)滑板、按鈕松動異響。文章通過確認該故障癥狀,進行故障原因分析,設(shè)計并給出故障解決方案,最后排除故障,對高調(diào)結(jié)構(gòu)尺寸和配合關(guān)系等進行了合理優(yōu)化。優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)方案經(jīng)S階段造車試驗驗證,滿足解決異響及高調(diào)阻滯卡死問題的要求。最后總結(jié)通用的繩索路行駛B柱上飾板發(fā)生異響問題和高調(diào)操作困難及高調(diào)滑板阻滯甚至卡死失效故障的解決方案。
【關(guān)鍵詞】B柱上飾板;高調(diào)滑板松動異響;高調(diào)滑板卡滯;高調(diào)失效;優(yōu)化設(shè)計
【中圖分類號】U463.839.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688(2017)05-0064-05
0 引言
自改革開放以來,汽車制造業(yè)作為我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一得到迅猛發(fā)展,目前我國已成為世界上最大的汽車生產(chǎn)國。在汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展的同時,人們的生活、經(jīng)濟水平有了很大的提高,對汽車的舒適性和安全性的要求也越來越高。這對汽車的設(shè)計和生產(chǎn)制造提出了更高、更嚴格的要求。
根據(jù)相關(guān)法規(guī)要求,乘用車在行駛時,飾板設(shè)計應(yīng)滿足相應(yīng)安全性及舒適性要求。某乘用車在OTS造車階段的道路試驗測試過程中,車子過繩索路時,B柱上飾板發(fā)生高調(diào)滑板、按鈕松動異響(如圖1所示)。在針對該異響問題進行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)調(diào)整分析后發(fā)現(xiàn),B柱安全帶高調(diào)操作力大,操作不舒適。其中,B柱上飾板高調(diào)器滑板自身操作力約30 N,滑動時有卡滯感,力度不均勻(如圖2所示);部分車型出現(xiàn)安全帶高調(diào)失效問題,無法上下滑動(如圖3所示)。本文針對某乘用車B柱上飾板高調(diào)結(jié)構(gòu)在造車過程中存在的設(shè)計問題,采用計算機虛擬仿真技術(shù)闡述了汽車B柱上飾板高調(diào)結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化與設(shè)計。
1 研究方法
1.1 原因分析
1.1.1 B柱上飾板高調(diào)按鈕、高調(diào)滑板松動異響原因
根據(jù)建模軟件分析及實物對B柱上飾板數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)進行分析可知。
(1)造車前期設(shè)計階段為了減小按鈕滑動阻力,將按鈕與滑板Y向間隙從0.3 mm改至1 mm,導(dǎo)致按鈕松動異響(如圖4所示)。
(2)高調(diào)滑板滑動至最底部位置時,底部Y向限位作用失效,導(dǎo)致高調(diào)滑板松動異響(如圖5所示)。
1.1.2 高調(diào)操作力不均勻、高調(diào)操作力要求過大、高調(diào)滑板滑動時產(chǎn)生阻滯甚至卡死失效問題原因
針對B柱上飾板高調(diào)滑板、按鈕松動異響問題進行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)調(diào)整后,存在高調(diào)操作力要求過大、操作力不均勻、高調(diào)滑板滑動時產(chǎn)生阻滯甚至卡死失效的問題。根據(jù)建模軟件及實物對B柱上飾板數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)進行分析可知某乘用車高調(diào)滑板卡滯的原因如下。
(1)B柱上飾板背后加強筋與高調(diào)滑板限位筋在Y向限位干涉1.5 mm,X向限位干涉1.5 mm,造成操作力大(如圖6所示);B柱上飾板和滑板變形,裝配后形狀不能貼合,造成卡滯力大;滑板材料為PP料,剛度和滑動性差。
(2)高調(diào)滑板最下端限位進滑軌時,操作力會突然變大,造成操作力度不均勻(如圖7所示)。
(3)經(jīng)過現(xiàn)場跟線造車及實車裝配后發(fā)現(xiàn),B柱上飾板高調(diào)失效的主要原因是裝配不到位造成的,高調(diào)器按鈕與飾板干涉,拆下重裝后問題消失(如圖8所示)。
根據(jù)建模軟件及實物對B柱上飾板數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)進行分析可知,裝配不到位的原因有以下幾個方面。①裝配容差性小,當(dāng)按鈕上、下偏差時,會導(dǎo)致按鈕卡死,高調(diào)失效(如圖9所示)。②B柱上飾板與高調(diào)器配合的最小重疊量為5 mm,飾板中間沒有安裝點,零件裝車后中間容易鼓起變形,導(dǎo)致飾板與高調(diào)器重疊位置脫離(如圖10所示)。③B柱上飾板中間兩側(cè)面內(nèi)收變形2~3 mm,鈑金焊接錯邊,膠條容差性小,導(dǎo)致飾板難卡進膠條,裝車后飾板中間鼓起,飾板與高調(diào)器重疊位置脫離(如圖11所示)。
1.2 優(yōu)化方案
根據(jù)對所發(fā)現(xiàn)問題的原因進行理論與實際綜合分析,最終確認導(dǎo)致B柱上飾板高調(diào)滑板、按鈕松動異響的要因,以及在針對B柱飾板高調(diào)滑板、按鈕松動異響問題進行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)調(diào)整后,存在的高調(diào)操作力要求過大、操作力不均勻、高調(diào)滑板滑動時產(chǎn)生阻滯甚至卡死失效問題的要因,依據(jù)不同的要因,制定相應(yīng)的解決對策。
1.2.1 某乘用車高調(diào)按鈕松動異響問題的解決方案
考慮到導(dǎo)致按鈕異響的原因是由于前期為了減小按鈕滑動阻力,將按鈕與滑板Y向間隙從0.3 mm改至1 mm,高調(diào)按鈕與滑板之間的Y向間隙過大,按鈕松動,在車子經(jīng)過不平路面如繩索路時,高調(diào)按鈕晃動碰撞高調(diào)滑板,從而發(fā)出異響。為了在解決按鈕松動異響問題的同時,又不使按鈕滑動阻力過大,使得高調(diào)需要用較大的力才能按動按鈕,調(diào)整困難。若在按鈕與滑板間增加一塊厚1 mm的無紡布(如圖12所示),鑒于無紡布的滑動性要優(yōu)于PP料(飾板材料),同時無紡布是一種柔韌的材料,在按鈕與滑板發(fā)生碰撞時能起到一定的緩沖作用,進而消除異響。實施措施后,S階段造車時未再出現(xiàn)B柱飾板高調(diào)按鈕松動異響問題,此方案能滿足要求。
1.2.2 某乘用車高調(diào)滑板松動異響問題的解決方案
考慮到修改量最小化,以及導(dǎo)致高調(diào)滑板松動異響的原因是由于高調(diào)滑板滑動至最底部位置時,底部Y向限位作用失效,高調(diào)滑板松動。在車子經(jīng)過不平路面如繩索路時,高調(diào)滑板晃動碰撞本體,從而發(fā)出異響。為了解決高調(diào)滑板底部Y向限位作用失效、松動異響的問題,增加滑板與本體的限位點(如圖13所示),從而減小滑板在底部位置時的松動量,達到消除高調(diào)滑板松動異響的目的。措施實施后,在S階段造車時,未再出現(xiàn)B柱飾板異響問題。
1.2.3 某乘用車高調(diào)滑板卡滯問題的解決方案
由于高調(diào)滑板與B柱上飾板本體之間Y向限位干涉1.5 mm,X向限位干涉1.5 mm,造成高調(diào)操作力大;又因B柱上飾板和滑板變形,所以裝配后形狀不能貼合,造成卡滯力大;而且,滑板材料為PP料,剛度和滑動性差,高調(diào)運動時滑動摩擦力大。因此,把Y向限位由干涉1.5 mm改至緊貼配合,X向限位由干涉1.5 mm改至間隙為0.3 mm(如圖14所示),此舉能有效地解決因高調(diào)滑板與B柱上飾板本體之間的限位干涉而造成的操作力大的問題;與此同時,在設(shè)計B柱高調(diào)時,滑板與本體限位結(jié)構(gòu)采用緊貼配合設(shè)計,此措施能有效地解決因B柱上飾板和滑板變形,裝配后形狀不能貼合而造成的卡滯力大的問題。處理方案實施后,B柱安全帶高調(diào)操作力顯著減小,B柱上飾板高調(diào)器滑板自身操作力從約30 N降低至小于等于10 N,滿足感知操作要求,且滑動時的卡滯感消失,力度變得均勻,操作舒適性增加,高調(diào)滑板卡滯問題關(guān)閉。
1.2.4 某乘用車高調(diào)操作力度不均勻問題的解決方案
高調(diào)滑板在最底部時,滑板最下端無限位結(jié)構(gòu),導(dǎo)致滑板最下端限位進入滑軌時,操作力會突然變大,造成操作力度不均勻。因此,在B柱上飾板本體上設(shè)計一個防松動的懸臂限位結(jié)構(gòu),當(dāng)高調(diào)滑板滑動到最底部位時起到限制作用(如圖15所示)。此方案實施后,由于滑板最下端無限位導(dǎo)致的最下端限位進入滑軌時操作力突變的問題關(guān)閉。
1.2.5 某乘用車B柱上飾板高調(diào)失效問題的解決方案
(1)由于飾板按鈕與高調(diào)器按鈕之間的裝配容差性小,按鈕上、下偏差時,會導(dǎo)致按鈕卡死,高調(diào)失效。因此,在飾板上增加3 mm厚無紡布,確保飾板按鈕初始裝配位置高于高調(diào)器按鈕,利于裝配(如圖16所示)。此舉措實施后,由于裝配不到位而導(dǎo)致的按鈕卡死、高調(diào)失效的問題關(guān)閉。
(2)由于B柱上飾板與高調(diào)器配合的最小重疊量為5 mm,飾板中間沒有安裝點,零件裝車后中間容易鼓起變形,導(dǎo)致飾板與高調(diào)器重疊位置脫離。因此,把飾板與高調(diào)器的匹配重疊量增加1 mm,同時在飾板上增加裝配導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(如圖17所示):把B柱上飾板側(cè)面內(nèi)側(cè)壁厚減薄至1.2 mm,作為裝配導(dǎo)向(如圖18所示)。此舉措實施后,由于零件裝車后中間容易鼓起變形、飾板與高調(diào)器重疊位置脫離導(dǎo)致的高調(diào)器按鈕與飾板干涉、裝配不到位而產(chǎn)生B柱上飾板高調(diào)失效的問題關(guān)閉。
(3)由于B柱上飾板中間兩側(cè)面內(nèi)收變形2~3 mm,鈑金焊接錯邊,且膠條容差性小,導(dǎo)致飾板難卡進膠條,裝車后飾板中間鼓起,飾板與高調(diào)器重疊位置脫離。因此,為了改善B柱上飾板內(nèi)收變形,利用模流分析,考慮在模具開發(fā)時的設(shè)計預(yù)變形,對B柱上飾板增加定型工裝(每次定型8件,6 min,如圖19所示);同時,鈑金控制焊接錯邊,減小錯邊位置翻邊寬度;在安裝飾板時,要先在頂襯拐角處拉繩后再裝配B上飾板。此舉措實施后,因B柱上飾板中間兩側(cè)面內(nèi)收變形、鈑金焊接錯邊、膠條容差性小,飾板難卡進膠條、裝車后飾板中間鼓起,以及飾板與高調(diào)器重疊位置脫離導(dǎo)致的高調(diào)器按鈕與飾板干涉、裝配不到位、B柱上飾板高調(diào)失效的問題關(guān)閉。
1.3 方案驗證
本文根據(jù)B柱上飾板高調(diào)結(jié)構(gòu)異響發(fā)生的不同要因,以及對B柱上飾板高調(diào)結(jié)構(gòu)異響問題進行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)調(diào)整后,存在的高調(diào)操作力要求過大、操作力不均勻、高調(diào)滑板滑動時產(chǎn)生阻滯甚至卡死失效問題,針對性地制定了相應(yīng)的解決措施。措施實施后,S階段造車未再出現(xiàn)B柱飾板異響問題;高調(diào)滑板操作力從約30 N降低至小于等于10 N,卡滯感消失,滿足感知操作要求;B柱上飾板高調(diào)操作力不均勻、高調(diào)失效問題關(guān)閉。
2 結(jié)論
針對于某乘用車B柱上飾板高調(diào)結(jié)構(gòu)異響問題,以及優(yōu)化設(shè)計過程中出現(xiàn)的操作力方面的問題,本文采用建模軟件虛擬仿真技術(shù),配合實車驗證的方法解決問題,得到結(jié)論如下。
(1)設(shè)計時,活動件預(yù)留1 mm空間粘貼無紡布,減小異響風(fēng)險。
(2)滑板滑動到底部位置時,設(shè)計防松動的懸臂限位結(jié)構(gòu)。
(3)B柱上飾板設(shè)計高調(diào)時,滑板與本體限位結(jié)構(gòu)采用緊貼配合設(shè)計。
(4)為改善B柱上飾板內(nèi)收變形,需利用模流分析,考慮在模具開發(fā)時設(shè)計預(yù)變形因素。
(5)B柱上飾板零件中間布置1個安裝點。
(6)拉繩式膠條時,立柱飾板內(nèi)側(cè)減薄處理,作為裝配導(dǎo)向。
(7)飾板與高調(diào)器搭接重疊量≥6mm。
同時,檢查所有正在生產(chǎn)、開發(fā)的其他車型/系統(tǒng)是否有類似問題,若有,必須進行相應(yīng)的方案糾正。
參 考 文 獻
[1]黃金陵.汽車車身設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出出版社,2007.
[2]曹渡.汽車內(nèi)外飾設(shè)計與實戰(zhàn)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011.
[3]楊建光,解佐龍.汽車內(nèi)外飾設(shè)計相關(guān)問題分析[J].工程技術(shù):文摘版,2016(10):00274-00274.
[責(zé)任編輯:鐘聲賢]