王洪濤,夏文科,陳正

吉利汽車研究院(寧波)有限公司，浙江寧波 351101

0 引言

在汽車消費(fèi)市場日益激烈的環(huán)境下，為了滿足消費(fèi)者對整車尺寸加長的要求，各主機(jī)廠相繼推出前臉朝天縫的車型，而朝天縫車型前保與機(jī)蓋的間隙面差匹配一致性也一直是行業(yè)內(nèi)難以徹底解決的難題。影響前保與機(jī)蓋間隙匹配效果的主要因素包括：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、零部件單品的制造精度、車身焊接的工序精度、工藝工裝的加工制作水平等。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、定位策略和裝配方式的不同都會導(dǎo)致尺寸鏈環(huán)的不同。如果一味地提高零部件單品精度和工藝水平，會導(dǎo)致制造成本的增加，況且實(shí)際生產(chǎn)中也很難控制零部件的穩(wěn)定性。因此，本文對兩種方案進(jìn)行了對比，并利用3DCS三維建模仿真分析軟件，在設(shè)計(jì)初期通過輸入零部件定位和公差信息，根據(jù)總裝工藝流程圖運(yùn)用過程統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行蒙特卡羅樣本量的虛擬裝配。通過3DCS模型對比，得出靠機(jī)蓋前部外輪廓邊緣定位的策略計(jì)算超差率為0.06%，小于5%，符合公司尺寸技術(shù)規(guī)范(dimensional technical specification，DTS)設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過投產(chǎn)實(shí)際驗(yàn)證，并通過機(jī)蓋前部外輪廓邊緣定位，可以使前保與機(jī)蓋的間隙達(dá)到3.4～4.0 mm，一致性小于0.8 mm，滿足DTS設(shè)計(jì)要求。因此，靠機(jī)蓋前部外輪廓邊緣定位方案提高了朝天縫車型前保與機(jī)蓋間隙的匹配質(zhì)量，也降低了前保反復(fù)修模和調(diào)整焊裝工藝精度的制造成本，縮短后期裝配的匹配周期。

1 兩種前保的定位方案

某車型前保與機(jī)蓋的裝配如圖1所示。

圖1 某車型前保與機(jī)蓋的裝配

朝天縫車型前保與機(jī)蓋的匹配區(qū)域，一般都包括前?？偝伞⑶岸四K(front end module,FEM)總成、翼子板總成和機(jī)蓋總成等4個重要的零部件。

1.1 翼子板大燈安裝孔工裝定位方案

前保工裝在車身上的定位，是通過前部定位銷和工裝支撐面在翼子板大燈定位孔上分別定向和向，而工裝的后部向靠平衡器定位，如圖2所示。

圖2 前保工裝在車身上定位示意

前?？偝稍诠ぱb上的向定位是通過4個定位孔定位在工裝上的，如圖3所示。

圖3 前保在工裝上定位示意

1.2 靠機(jī)蓋前部外輪廓邊緣定位方案

靠機(jī)蓋外輪廓定位工裝，先定位到汽車前端模塊上部向面上并壓緊，保證工裝的穩(wěn)定可靠。關(guān)閉機(jī)蓋將前保手持式工裝上的4個向限位塊貼緊機(jī)蓋，在限位塊貼緊機(jī)蓋的同時，鎖止機(jī)構(gòu)已將限位塊鎖緊(工裝分動靜兩塊，動塊靠機(jī)蓋定位，靜塊定位FEM上)，前保工裝在FEM上定位如圖4所示。裝配前?？偝?，將前保與機(jī)蓋匹配外輪廓貼緊工裝向4個限位塊上并打緊螺栓。

圖4 前保工裝在FEM上定位示意

前保靠機(jī)蓋通過工裝裝配示意如圖5所示。

圖5 前?？繖C(jī)蓋通過工裝裝配示意

2 3DCS仿真對比分析

2.1 仿真模型的建立

前保與機(jī)蓋匹配仿真分析涉及側(cè)圍總成、后門總成、前門總成、翼子板總成、機(jī)蓋總成、FEM總成、前?？偝傻攘悴考?。將以上總成數(shù)據(jù)先處理成CATIA 格式，并導(dǎo)入到3DCS軟件中，按照實(shí)際裝配流程圖對各部件進(jìn)行裝配并對每個部件按照圖紙賦予公差值，最后運(yùn)行計(jì)算測量結(jié)果。前保與機(jī)蓋匹配處測點(diǎn)位置如圖6所示。

圖6 前保與機(jī)蓋匹配處測點(diǎn)位置

2.2 仿真模型的公差輸入

前保兩種定位策略，需要針對兩個模型分別賦予相對應(yīng)的公差值。

如圖7所示，方案1涉及機(jī)蓋匹配面、機(jī)蓋與翼子板匹配面、前保工裝定位孔、機(jī)蓋與翼子板DTS返修處、前保匹配面及工裝定位孔等11個尺寸公差；而方案2僅僅涉及機(jī)蓋匹配面和前保匹配面的輪廓度等4個公差，方案2如圖8所示。

圖7 翼子板大燈安裝定位孔工裝(方案1)

圖8 靠機(jī)蓋前部外輪廓定位工裝(方案2)

2.3 仿真分析計(jì)算結(jié)果

仿真計(jì)算的次數(shù)(樣本量)為5 000個樣本數(shù)量，并假定建模中所有零件不會由于材料性能而產(chǎn)生變形，即視為剛體。前保與機(jī)蓋向間隙DTS GAP計(jì)算目標(biāo)值為匹配處公差滿足±1.5 mm，計(jì)算結(jié)果超差率不大于5.0%，可認(rèn)定滿足DTS設(shè)計(jì)要求。兩種方案計(jì)算結(jié)果如圖9和圖10所示。

圖9 翼子板大燈安裝孔工裝定位計(jì)算結(jié)果

圖10 靠機(jī)蓋前部外輪廓工裝定位計(jì)算結(jié)果

根據(jù)兩個數(shù)模運(yùn)行計(jì)算結(jié)果可以看出，靠翼子板大燈安裝孔工裝定位方案計(jì)算超差率為6.08%，大于5%，不滿足DTS設(shè)計(jì)要求；而靠機(jī)蓋外輪廓定位的方案超差率為0.06%，小于5%，滿足DTS設(shè)計(jì)要求。因此，通過3DCS虛擬仿真分析可以確定只有用靠機(jī)蓋前部外輪廓定位的方案才能很好地滿足后期匹配要求。

3 工裝重復(fù)性驗(yàn)證及實(shí)車匹配驗(yàn)證

針對某朝天縫車型前保與機(jī)蓋間隙匹配處位置進(jìn)行工裝重復(fù)性驗(yàn)證，并記錄測量的數(shù)據(jù)。前保與機(jī)蓋匹配處測點(diǎn)位置如圖11所示。

圖11 前保與機(jī)蓋匹配處測點(diǎn)位置

前保工裝重復(fù)性驗(yàn)證在車身上進(jìn)行，反復(fù)拆裝前保5次，測量前保與機(jī)蓋間隙實(shí)際值，數(shù)據(jù)見表1。由表可知，前保工裝的重復(fù)性為0.3，滿足使用要求。

表1 前保工裝重復(fù)性驗(yàn)證數(shù)據(jù)(間隙) 單位:mm

靠機(jī)蓋外輪廓定位裝車批量驗(yàn)證，從中抽出10臺，并進(jìn)行DTS測量，測量數(shù)據(jù)如圖12所示，實(shí)車DTS間隙在3.4～4.0 mm之間，一致性小于0.8 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

圖12 實(shí)車DTS間隙測量數(shù)據(jù)折線

4 結(jié)束語

文中通過3DCS仿真軟件對翼子板大燈安裝定位孔工裝定位和靠機(jī)蓋前部外輪廓邊緣定位等兩種定位方案進(jìn)行分析，得出靠機(jī)蓋前部外輪廓邊緣定位的方案超差率為0.06%，小于5%，符合DTS設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過投產(chǎn)實(shí)際驗(yàn)證，并通過機(jī)蓋前部外輪廓定位，可以使前保與機(jī)蓋的間隙達(dá)到3.4～4.0 mm，滿足DTS設(shè)計(jì)要求。因此，朝天縫車型前保與機(jī)蓋間隙通過靠機(jī)蓋前部外輪廓邊緣定位，縮短了尺寸鏈環(huán)，解決了朝天縫車型前保與機(jī)蓋間隙不均的問題，在提升整車精致感質(zhì)量的同時，也降低了制造成本。