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        淺析底盤副車架與車身合裝定位方式

        2019-07-09 23:33:04陶峰
        時代汽車 2019年6期
        關(guān)鍵詞:公差車架工裝

        陶峰

        摘 要:詳細(xì)講解乘用車底盤副車架與車身在總裝車間合裝時的定位結(jié)構(gòu)及各自優(yōu)缺點。

        關(guān)鍵詞:自定位結(jié)構(gòu);專門工裝定位結(jié)構(gòu)

        1 引言

        副車架是底盤懸架系統(tǒng)中的一個非常重要的零部件,不僅起到承載作用,同時自身的尺寸精度、車身對應(yīng)安裝孔的位置精度等對整車的四輪定位參數(shù)影響非常大。四輪定位參數(shù)超差嚴(yán)重的會直接造成車輛回正性能差、跑偏、磨胎等質(zhì)量缺陷。

        通過對國內(nèi)外多個主機廠副車架3D數(shù)據(jù)、2D產(chǎn)品圖紙、總裝車間合裝工藝進(jìn)行研究調(diào)查,目前主要有兩種底盤副車架與車身合裝裝配工藝:即自定位人工安裝和采用專用定位工裝進(jìn)行合裝。

        副車架與車身合裝時采用不同的定位方式,在副車架焊接總成產(chǎn)品2D圖紙上通常對應(yīng)不同的基準(zhǔn)定位方法。不同的基準(zhǔn)定位方法將會導(dǎo)致車身和副車架兩個零部件系統(tǒng)中極限尺寸相差較大。

        通過對產(chǎn)品2D圖紙GD&T公差進(jìn)行分析,采用專門的定位工裝時,副車架通常把工藝孔設(shè)計成主次定位孔,這樣,當(dāng)車身與副車架四個安裝孔同時走相反的極限公差時,如果各部件(車身、副車架)定義的公差范圍過大、副車架安裝過孔孔徑偏小,不僅安裝困難,而且合裝后的副車架在整車坐標(biāo)系中是偏斜的,造成車輛左右軸距相差很大,不可避免產(chǎn)生跑偏現(xiàn)象,后期解決非常困難。

        副車架與車身合裝時采用自定位結(jié)構(gòu)方式時,通常采用副車架的關(guān)重孔(安裝孔)作為定位基準(zhǔn)。與采用專門的定位工裝相比,這種基準(zhǔn)確定方法,在同樣的公差范圍類,副車架與車身四個安裝孔之間尺寸的極限偏差要小。

        2 通過自定位結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位

        就是在副車架和車身下底板之間設(shè)計有定位結(jié)構(gòu),能準(zhǔn)確地將底盤副車架定位安裝在車身下底板相應(yīng)位置。

        利用與車身安裝的孔作為主次定位孔自定位裝配在白車身上,是副車架常規(guī)的裝配方案,尤其在日系汽車上得到廣泛的應(yīng)用。圖1就是某日系車型的前副車架2D圖紙(局部),副車架與車身配合的后部2個孔既作為安裝過孔(圖中省略了橡膠襯套)也作為基準(zhǔn)孔。它在后部2個襯套上就設(shè)計了自定位導(dǎo)向機構(gòu),如圖2所示。

        從現(xiàn)有的資料中有據(jù)可查,使用這種定位結(jié)構(gòu)形式的車型基本上都是一些大中型SUV或B級以上轎車中的大型框梁式副車架,如:圖3所示的某日系車型的鋼制框梁式后副車架,產(chǎn)品2D圖紙上明確使用關(guān)重孔(安裝孔)作為主次基準(zhǔn),總裝車間利用臺車升降,工人左右前后輕微搖晃后自定位對準(zhǔn)。

        圖4為特斯拉某車型的鋼制框梁式前副車架,在與車身對應(yīng)安裝處設(shè)計有自定位結(jié)構(gòu)。圖5是某日系SUV鋼制框梁式前副車架,設(shè)計有2根定位銷與車身對應(yīng)位置的孔組成自定位安裝結(jié)構(gòu)。圖6為設(shè)計在襯套上的某德系大型SUV鋼制框梁式后副車架自定位導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。

        拋開定位工裝的制造費用不談,采用自定位結(jié)構(gòu)進(jìn)行副車架與車身安裝時,副車架的安裝孔既可以起到安裝過孔作用,也可以作為副車架一面兩銷基準(zhǔn)體系中的主副基準(zhǔn),減小四個安裝孔之間的累積誤差,不失為保證懸架系統(tǒng)中各個零部件相對位置精度的最好手段。同時,這種定位方式因不需要克服白車身過大的焊接尺寸偏差,副車架安裝孔不需要開的很大,這樣能有效增大螺栓法蘭面與過孔之間的接觸面積,起到預(yù)防螺栓力矩衰退作用。

        如果設(shè)計階段在副車架上設(shè)計2個公差加嚴(yán)控制的定位孔,也不影響后期總裝生產(chǎn)線使用全自動合裝工裝進(jìn)行生產(chǎn)。

        但采用自定位結(jié)構(gòu)進(jìn)行副車架設(shè)計開發(fā),需要提高車身與副車架對產(chǎn)品自身的尺寸精度控制,一定程度上也會增加產(chǎn)品的制造成本。

        3 通過專門定位工裝進(jìn)行定位

        使用這種方式與車身定位安裝的副車架大多是“元寶”型副車架。他們通常在與車身安裝的四個孔之外專門設(shè)計工藝定位孔(一個圓孔和一個橢圓孔)作為副車架的主次基準(zhǔn)孔。這兩個孔既是副車架產(chǎn)品圖紙的基準(zhǔn)孔,也是副車架與車身合裝時專用定位工裝使用的定位孔。

        此種定位方式常見于早期的國產(chǎn)車和大眾系列車型中的“元寶”型副車架,從設(shè)計階段開始就要求遵循基準(zhǔn)重合原則,在副車架安裝到車身上的過程中,在需要專門的定位裝置時,也需要浮動工作臺前后左右晃動。

        圖7、圖8是2個國產(chǎn)車型的前副車架,產(chǎn)品中的圓孔為主基準(zhǔn)孔,橢圓孔為次基準(zhǔn)孔。

        用工藝孔作為主次基準(zhǔn),稍加推敲,就能得出四個關(guān)重孔(安裝孔)之間存在累積誤差。如果車身對應(yīng)的四個孔也存在極限偏差,就會對四輪定位參數(shù)產(chǎn)生影響。對于麥弗遜前懸架,如果零件尺寸處在極限公差位置,不僅使裝配困難,也很有可能使外傾角、主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角超出規(guī)定的公差范圍。圖9是大眾某款車型前副車架的產(chǎn)品2D圖紙,就設(shè)計有用于主定位的圓孔,次定位的橢圓孔。

        在底盤副車架裝配到車身的過程中,使用專門的定位工裝時,可以適當(dāng)降低焊接白車身的尺寸精度要求。副車架在沖壓焊接過程中,方便使用同一基準(zhǔn)在不同工序間進(jìn)行定位。這就是很多專業(yè)人士非常推崇這種設(shè)計的原因。

        但這種定位方式,因為使用副車架中非關(guān)重孔作為基準(zhǔn)孔,實際的關(guān)重孔(與車身配合裝配的4個孔)之間必然產(chǎn)生累積公差,不利于提高副車架焊接總成尺寸精度。為克服白車身焊接過程中產(chǎn)生的尺寸偏差,需要將副車架安裝孔開的比較大,這樣會使螺栓的法蘭面實際接觸面積減小,容易造成扭矩衰減。

        在實際生產(chǎn)過程中,由于舉升臺車、定位工裝、白車身等尺寸精度原因,整車下線后,四輪定位參數(shù)調(diào)整工作量依然比較大,尺寸一致性效果一般。

        4 結(jié)語

        上述兩種底盤副車架與車身合裝定位方式,在現(xiàn)有的整車設(shè)計開發(fā)中都大量存在,只要白車身和副車架產(chǎn)品尺寸精度控制得好,都能滿足整車制造要求。實際工作中,究竟采取何種方式進(jìn)行定位,建議考慮以下因素:

        定位比較高端,對品質(zhì)要求很高的車輛,使用大型鋼制框梁型副車架或鋁合金框梁型副車架時,建議使用自定位結(jié)構(gòu)。

        經(jīng)濟(jì)性轎車在采用“元寶”型副車架時,考慮到產(chǎn)量巨大,在副車架與白車身尺寸一致性能得到保證時,建議采用專門工裝定位結(jié)構(gòu)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王霄鋒.汽車懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2015.

        [2]曹渡,劉永清.汽車尺寸工程技術(shù)[M],北京:機械工業(yè)出版社,2017.

        [3]王廷強.GD&T基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2016.

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