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[分享] 某车型组合尾灯缝隙匹配缺陷分析与改善

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发表于 2020-6-30 14:36:59 | 显示全部楼层 |阅读模式

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某车型组合尾灯缝隙匹配缺陷分析与改善

王子龙

(上汽大众汽车有限公司长沙分公司,长沙 410100)

【中国汽车材料网】摘要:某车型组合尾灯外观匹配,两灯体间缝隙呈上大下小趋势,落差达2.0 mm,目视外观效果差。经对零件、钣金逐个进行测量,累计偏差值仍与实际状态存在较大差异,无法吻合。通过在标准检测主模型上对零件逐个装配、比较,发现在局部安装位置的设计余量无法满足实际的累计偏差,导致零件在实车装配时出现过约束,将偏差放大,是造成差异的主因。通过优化局部结构优化,释放公差累计,最终保证了组合尾灯缝隙匹配满足设计要求。通过此分析表明,对缝隙匹配的尺寸链分析中,除直接考虑偏差代数值累计外,还应考虑由于累计偏差导致的放大影响效果。
关键词:缝隙匹配 尺寸链 累计偏差 装配

1 背景描述
某车型组合尾灯外观缝隙匹配,标准要求3.5±0.5 mm,缝隙落差≤1.0 mm。实际情况缝隙呈上大下小的楔形趋势,落差达到2.0 mm,且此处缝隙落差影响精致感知,如图1 所示。


图1 组合尾灯外观缝隙匹配


该问题从车型预批量生产开始持续发生,对装配尺寸链中相关的钣金、零件逐个进行测量检查,累计偏差与实际缺陷状态数据仍无法吻合,存在不确定变量。
通过在Cubing 主模型(按车身尺寸1:1 制作的标准检测模型,主要用于平整度和间隙分析测量,下文简称Cubing)上,对单个零件及组合零件,逐个逐步进行装配测量的方法验证分析,找出不确定变量并给出对策。
对于汽车间隙配合的研究是尺寸工程一项非常重要的工作,间隙配合是汽车外观美学的重要组成部分,间隙配合的好坏直接影响了客户对于整车质量的评价[1]。文章通过一系列尺寸手段对试生产过程中出现的组合尾灯匹配缝隙不均的问题进行了分析,探讨了定位及约束方式对间隙配合的影响,并给出了对应的优化方案。
2 偏差贡献分析
组合尾灯由后盖尾灯及侧框尾灯组成,缝隙匹配关系由两个单体零件Y向安装位置决定(符合整车坐标系,车头方向为-X向)。
1.4 统计学分析 研究数据采用SPSS 23.0统计软件进行统计学分析,计量资料采用描述,组间比较实施独立样本t检验;计数资料采用率(%)描述,χ2检验;Kaplan-Meier法建立生存模型,Log-rank检验分析生存率差异。此外,采用多因素Cox回归分析EOC预后的独立危险因素,以P<0.05为差异有统计学意义。
2.1 装配关系介绍
一般要求刚性零件基准满足“3-2-1”定位原则(面-线-点)。分析侧框尾灯,整体受到三个位置关联零件固定约束。其中,X向位置通过安装在车身钣金侧位上的两个球头销零件伸出长度控制,如图2 所示。Z向位置通过灯体下部的导向支撑件固定连接,如图3 所示。灯体中心位置由一颗固定螺柱销紧固,起主要固定作用,如图4 所示[2]。

图2 侧框尾灯球头销固定结构



图3 侧框尾灯与导向支撑件



图4 侧框尾灯主固定销



综合评价侧框尾灯安装固定方式:中心点受力固定,安装前通过球头销旋入深度调整X向位置,安装后通过内侧调节结构可以实现灯体沿Z轴旋转的姿态调整,如图5 所示。即中心点主要起到固定作用,姿态主要通过两侧边缘的4个点调整控制。
灯体下部与导向支撑件通过卡扣连接,设计目的是期望通过导向支撑件为灯体提供Z 向支撑约束力,如图6 所示。

图5 侧框尾灯姿态调整结构



图6 侧框尾灯与导向支撑件连接结构


2.2 影响因素分析
主要讨论侧框尾灯安装姿态对缺陷问题带来的影响分析。
尾灯零件单独安装在Cubing 上时,靠近后盖一侧边缘Y 向尺寸上下仅存在0.2~0.4 mm 落差,来自尾灯零件本身。虽然与缺陷趋势一致,但累计偏差量与实际状态仍存在很大差异,无法与缺陷状态无法吻合。
为了进一步查询影响因素,通过在Cubing 主模型上,对单个零件及组合零件,逐个逐步进行装配测量的方法验证分析。
安装分析过程中发现在后围搭建时,由于尾灯安装后导向支撑RPS 点位置将被遮盖,因此会在尾灯安装前将导向件RPS 点置零。但在后围整体搭建完成后,尾灯下部尺寸将无法测量,因此一般会单独安装并测量尾灯零件尺寸。由于前文提到的该车型侧框尾灯中心固定、两端翻转调整结构的不稳定性,两种测量结果可能会存在差异。
进一步通过对比测量发现,单独测量尾灯尺寸和安装导向支撑后再次测量的尾灯尺寸,缝隙不利落差恶化,单个零件对缝隙落差的偏差贡献就达到1.1 mm,测量结果对比如图7 所示。

图7 测量结果对比


由于该导向件与尾灯连接卡槽理论间隙只有0.2 mm(图8),实际生产中无论是车身钣金精度、零件精度、装配精度都无法完全满足这么高的需求。实际生产中,尾灯和导向支撑之间几乎不可避免地产生额外的约束力。再次提到前文中所说的该车型侧框尾灯安装固定结构,导向支撑产生的束缚力将直接影响尾灯安装姿态。因此,除了消除零件和钣金本身的累计偏差,还需要进一步消除尾灯与导向件之间可能产生的多余约束力,以确保侧框尾灯零件安装姿态的稳定和可控性[3]。

图8 连接部位理论状态



3 解决对策与方案
考虑到导向支撑为注塑零件,为达到消除累计偏差同时放开尾灯与导向件之间约束的两重目标,措施建议将连接部位Y 向及Z 向单边优化1.0~1.2 mm(图9、图10),释放钣金、零件、装配公差积累,以期降低对最终结果的不利影响。

4 措施验证
实际优化效果尾灯连接部位Y 向宽度从27.5 mm 优化至25.1 mm,达到预期优化量。导向支撑由于结构原因,连接部位卡槽Z 向开档高度从2.0 mm优化至4.0 mm,达到预期优化量。

图9 连接部位优化方案1(Y向)



图10 连接部位优化方案2(Z向)


优化后的导向支撑、侧框尾灯零件,Cubing上单个零件、组合零件试装,前后测量状态无差异。在线小批量试装50台套,尾灯缝隙匹配落差基本控制在0.5 mm以内,批量趋势也呈现了在中值两侧正态分布波动的正常状态。批量试装验证措施有效。

5 结束语
通过对单个零件、组合零件试装对比的分析思路,寻找复杂尺寸链匹配问题中的隐藏变量。进而提出对现有零件结构的优化改善方案,使问题得以解决,并满足大规模批量生产的实际需求。

参考文献:
[1]刘妍,张浩,段宏艳.基础尺寸工程的D 柱饰板与侧围饰板间隙分析[J].汽车工程师,2016(2):32-34.
[2]吴涛,王若岩.基于尺寸工程的某车型尾翼与后背门面差不均问题分析[J].汽车工艺与材料,2016(11):40-42.

[3]孙志亮.一种汽车尾门与后保险杠间隙面差优化方案的工装设计研究[J].汽车实用技术,2015(5):44-46,51.
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