微客掀背式尾门综合尺寸分析及控制

韦春州，王 浩

（上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，柳州 545007）

微客掀背式尾门综合尺寸分析及控制

韦春州，王 浩

（上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，柳州 545007）

随着汽车在日常生活中的普及，客户对汽车外观的要求越来越高，整车外观尺寸控制显得日益重要。本文选取微车尾门区域，从实际制造及理论分析等各方面阐述了尾门综合尺寸分析和控制。

行驶异响；关门力；（ DTSDimensional Technology Standard）；尺寸控制

1 背景

五门一盖的安装调整对于整车外观间隙面差效果起着决定性的作用，是整车尺寸控制中难度较大的一块。其中微车尾门较大，周圈的尺寸关系到与侧围、尾灯、后蒙皮、顶盖等的匹配效果，匹配零件多，区域大，且关系到漏水、异响、关门力等诸多功能性的问题，故尾门区域的尺寸控制尤为复杂。本文以某微车为例，阐述分析尾门尺寸控制的方法。

2 尾门结构、装配工艺及尺寸控制要求

2.1 尾门结构

图1为某微车尾门示意图，尾门由钣金件尾门总成、门内饰板及一些附件组成。其中对尾门周圈尺寸起主要作用的零件：1）尾门铰链；2）气弹簧总成；3）缓冲胶塞；4）限位器；5）门锁扣总成。

2.2 尾门装配工艺

2.2.1 车身装配工艺

（1）方式一：将带有铰链总成的尾门直接挂到车身上，打紧螺母，此方式下车身铰链安装孔设计作为铰链定位孔（如图2所示铰链M8螺母对应车身直径9 mm安装孔），尾门与侧围、顶盖的间隙面差由铰链位置决定。这种方式操作简易，但对铰链尺寸精度及一致性要求较高，在供应商水平一般的情况下，适用于对外观要求不高的车型。

（2）方式二：车身的安装孔设计为过孔（如图3所示，铰链M8螺母对应车身直径11 mm安装孔），首先将安装工具安装在车身上（图4方框所示安装工具），一般位于尾灯罩位置，利用灯罩上孔做定位，然后将尾门放入安装工具，这样就建立了尾门包边同尾灯、侧围匹配面尺寸关系，然后再打紧螺母。这种方式直接通过安装工具来保证尾门区域间隙面差，包容铰链制造及安装偏差带来的不稳定因素，适用于外观要求较高的车型。

2.2.2 总装装配工艺

装配顺序为：安装气弹簧→安装缓冲胶塞→安装门锁总成→安装尾门限位器→安装尾灯→调整缓冲胶塞、尾门限位器。

总装车间对尾门尺寸的主要影响在于尾门缓冲胶塞、限位器及门锁扣的调整。

2.3 尺寸控制要求

外观相关尺寸控制要求：（1） 图5位置1：尾门与顶盖间隙12±1.5 mm；（2）图5位置2：尾门与侧围间隙5±1.0 mm，面差0±1.0 mm；（3）图5位置3：尾门与尾灯间隙5±1.0 mm，面差0±1.0 mm；（4）图5位置4：尾门与后保间隙8±2 mm。

功能相关尺寸控制要求：图6中尾门密封面与尾门框胶条安装边距离关系到漏水及关门力大小，要求为12±1.5 mm。

以上控制尺寸在关联零件及白车身控制到公差要求范围内的情况下，可以通过尾门铰链安装、胶塞缓冲长度、限位器及尾门锁扣的调整来实现。缓冲胶塞具有一定的压缩变形量，对于调整的要求不高。对于零件个体及白车身尺寸精度控制本文不再赘述，下面主要讨论在尾门铰链位置固定的前提下尾门限位器及尾门锁扣的调整对尾门相关配合尺寸的影响。

3 可调整件调整行程设计

3.1 限位器行程设计

3.1.1 限位器的几种形式

尾门通过铰链、锁扣及胶条等附件与尾门框连接在一起成为一个子系统。与前门、后侧门相比较尾门一般会大很多，加之锁扣与锁体之间存在一定的间隙，不能起到固定尾门下部与车身的作用。故车辆行驶在起伏路上时，尾门下部会有较大的Y向窜动（X向由胶条支撑），进而产生抖动异响。为了抑制这种抖动异响，需要在尾门下部增加车身与尾门之间的Y向联系，尾门限位器就这样产生了。

限位器一般由车身侧限位器及尾门侧限位器组成，当尾门关闭时，两侧限位器贴合，抑制车辆行驶过程中尾门抖动。以下为几种常用形式的限位器。

图7形式的限位器由（1）尾门侧限位器、（2）车身侧限位器组成，钢板冲压而成，结构简易，自身无调整量，仅能通过调整在车身及门上的安装位置来控制尾门的X、Y方向，且起来调整费时费力。这种形式限位器成本低、难调整，一般用在要求不高的低成本车上。

图8形式限位器由（1）车身侧活动限位、（2）尾门侧固定限位器组成，其中车身侧限位器由固定块及弹簧连接活块组成，活块为楔形，故可同时控制X、Y方向。当尾门关闭时，楔形活块可以自动压缩到合适的位置，保证与尾门侧限位器贴合的同时，确保外部间隙面差合格。但此形式限位器结构复杂，成本较高。

图9形式限位器由（1）车身侧活动限位器，（2）尾门侧固定限位器组成，其中车身侧限位器由固定块及活动块组成，活块为楔形，可以在固定块上自由滑动，当调整到正确位置后打紧固定螺栓边组成一个固定的限位器。楔形的限位器可以同时控制尾门的X、Y方向。

3.1.2 尾门限位器行程设计

尾门限位器主要作用是抑制尾门与车身之间窜动，故尾门侧与车身侧的限位器需保证贴合，但是车身及尾门的限位器安装点自身都存在一定的偏差，保证限位器贴合的同时可能会造成外观尺寸超差，故限位器需设计一定的调整量来包容限位器安装点的偏差，在功能与尺寸之间做一个平衡。

本文使用偏差分析软件VisMockup计算某微车尾门限位器行程。VisMockup分析是对装配变化进行分析和预测的过程，这种装配的变化基于装配件公差、零部件集合尺寸和定位点配置。对于VisMockup的分析，首先要假定分析的基本条件：（1）所有零件都是刚性的；（2）产品制造工艺过程产生的公差符合正态分布，6σ范围与公差范围相符，均值在中间；（3）分析过程输入零部件公差依据GD&T图纸；（4）装配过程按照设计工艺流程进行；（5）仿真次数假定5 000台份（制造模拟次数）[1]。

（1）偏差分析模型的建立

根据尾门定位方式及3-2-1原则，分别在白车身及尾门上取计算点如图10结构树右侧所示。依据尾门装配方式建立装配，测量点选取图5中点2处尾门与侧围间隙及点3处尾门与尾灯面差。

公差的输入：尾门及白车身BIW上安装点及测量点依据GD&T图设计要求的公差输入。由于限位器属于装配件，故其公差可按照公差累积原理，将车身限位器安装面公差σ1、限位器孔的位置公差σ2，尾门安装面公差σ3、限位器孔形状公差σ4公差代入公式，由1D计算方式计算:

其中，σ1=3，σ2=0.2，σ3=1，σ4=0.2，这些公差的确定分别根据车身精度控制要求、尾门总成面轮廓要求及限位器安装孔的设计要求来确定，其它小的影响因素则忽略不计，即得到：

即Tout≈3.17，为设计方便圆整3.5并输入Pointx3/Pointx4z作为尾门限位器公差。

（2）模型仿真运算

使用软件运行所建立模型运行分析，模拟实际装配5 000次后，计算结果如下：

运算结果显示，按照理论公差计算，测量点2、3会有11.35%的概率间隙面差结果超出DTS要求，远大于理论要求5%，这是制造系统不能接受的。其中影响此计算结果的主要因子如图12。

其中Ponitx4即尾门限位器尺寸偏差对测点处的间隙面差影响最大为47.44%。所以在此处赋予尾门限位器一定调整量，减少其尺寸偏差，可以明显改善测点处间隙面差。

赋予调整量后演算：

通过1D计算限位器公差为3.5，现赋予其最小调整量3.5，以补偿公差累积造成的尺寸偏差，即调整后限位器公差为0，输入运算模型并重新进行运算分析，分析结果如图13。

运算结果显示，按照限位器调整后尺寸公差为0计算，测点会有4.65%的间隙面差结果超出DTS要求，在理论要求5%范围内，满足设计要求。说明赋予尾门限位器一定调整量后，对测点处间隙面差有利。继续分析影响因子如图14。

图14显示尾门限位器公差（Pointx4公差）已对测点处间隙面差影响程度减弱，而零件尺寸偏差成为主要因子，此时需要对零件质量进行提升。

综上分析，得出结论为：针对此微车型，尾门限位器调整量需至少为3.5 mm以上，才能抑制尾门限位器尺寸偏差对尾门匹配的影响。

3.2 尾门锁钩调整量设计

在尾门限位器调整到正确位置尾门关上后，锁钩主要作用是扣住尾门，保证车身侧限位器与尾门侧限位器贴合，故已经求出限位器调整量后，可以按照简单的三角函数，求出在限位器活动范围内，锁钩的调整范围。

即：

得：

所以尾门锁扣调整量在3.74 mm以上即可以保证限位器功能。

4 某微车尾门调整的实际案例

某微车采用上文中图9的第三种限位器形式，车身侧限位器前后可调，选取同一批车车辆三台进行测量，车辆编号分别记录为V1、V2、V3，在上文图5位置2尾门与侧围间隙匹配边选取上下各一点测量记做测量点M2-1、M2-2，位置3尾门与尾灯面差匹配面选取一个测量点记做M3，每台车各测量左右两边数据。

通过调整车身侧活动限位器从后到前不同位置，并调整锁扣保证两侧限位器贴合。以限位器初始位置为0点，向车头方向为正，调整取点1 mm、2 mm、4 mm位置；向车尾方向为负，调整取点-1 mm、-2 mm、-4 mm位置。记录限位器不同位置时（-4、-2、-1、0、1、2、4）mm测点的间隙面差，来验证前文的推论及演算是否正确。将数据记录在图表标中如图16（横轴为限位器位置，纵轴为间隙面差测量值，图中上下两条粗实线为相应间隙面差的公差要求范围）。

由3台车的统计数据可知，限位器的调整对测点2-1的影响较小（0-1mm）。这与测点2-1 Z向位置靠近铰链，与限位器距离较远有关，此处的间隙主要依赖于车身及门盖自身精度。

由测点2-2位置测量数据可知，当限位器位于最后侧-4 mm位置时间隙值超差，随着限位器向前调节，间隙值逐渐变小至公差范围内，限位器位于-2 mm~4 mm时间隙值均在公差范围内。但是当限位器位置位于2、4 mm位置再向前调整时，间隙值基本再无变化，这与尾门框胶条对门的反作用力有关，此时向前调整限位器，并调整锁扣使限位器贴合，会导致胶条压缩量增大，造成开关门力过大。

测点3处的测量数据也反映了同测点2-2一致的现象，即限位器位于-2~4 mm时面差基本在公差要求范围内。限位器位于2 mm位置再向前调整时，面差值变化明显变小。

由实车数据统计可得，限位器位于最后侧至~-2 mm位置时，对于尾门中下部测点的间隙面差影响较大，当限位器位于-2 mm~2 mm范围内时，间隙面差基本能保证在公差要求范围内。当限位器从2 mm再向前调整时，受到尾门胶条反作用力及其他因素影响，对尾门的间隙面差贡献不再明显。

5 结论

尾门区域的尺寸控制影响因素较多，在白车身及尾门总成零件质量都保证到位的情况下，还需要把限位器、锁扣等附件调整到合适位置，才能保证整车外观尺寸，及关门力、漏水等功能指标的综合平衡。对于限位器和锁扣调整范围的计算，也是前期尾门区域零件设计的一个不可或缺的工作。总之，合理的设计、精确的零件及适当的调整综合起来才能有一个较好的尺寸输出。

[1]林忠钦.汽车车身制造质量控制技术[M].北京:机械工业出版社,2005.

[2]何小佳.轿车白车身GD&T计算机辅助设计系统的研究[J].机械设计与制造，2008.

[3]陈晓华,黄金陵.RPS在车身精度设计上的应用[J].汽车技术,2006,（6）.

[4]胡敏.轿车车身尺寸工程概述[J].上海汽车,2002.

[5]刘波.知识驱动的车身结构设计方法研究及相关软件开发[D].吉林大学,2007.

专家推荐

夏 洪：

本文基于正态分布原理、公差积累原理并使用偏差分析软件VISMOCKUP，建立了一种掀背式尾门限位器行程设计方法，并对微客掀背式尾门综合尺寸分析及控制具有一定指导意义。

Comprehensive Dimension Analysis and Control for Van's Liftgate Matching

WEI Chun-zhou, WANG Hao
(SAIC GM Wuling Automobile Co.Ltd, Liuzhou 545007, China)

With the civil popularity of automobile, aesthetic demand for vehicle appearance is becoming stronger.Accordingly, vehicle dimension control has become important.This paper will focus on van's lift-gate sub-system to analyze dimension design and production control.

door squeak; closing effort; DTS; dimensional control

U466

A

1005-2550（2014）05-0031-06

10.3969/j.issn.1005-2550.2014.05.007

2014-01-13