加油门盖板与侧件钣金外观缝隙匹配分析

王子龙

（上汽大众汽车有限公司长沙分公司）

尺寸工程又叫尺寸管理，是以既定或预期的制造能力为出发点，开发合理的定位、合理分配和制定公差、设计恰当的加工和装配工艺，以使产品达到既定的匹配和功能要求。汽车缝隙配合研究是尺寸工程一项非常重要的工作，缝隙配合是汽车外观美学的重要组成部分，其好坏直接影响了客户对于整车质量的评价[1]。加油门外盖板与侧件钣金外观缝隙匹配出现的两侧缝隙不均缺陷，已成为起步生产阶段重要的外观匹配问题。针对生产现场的实际困难和问题，文章运用尺寸工程及尺寸链分析的方法，从目标零件配合公差及定位入手，对该问题进行了分析，探讨定位方式及各工艺环节定位基准的一致性、对间隙配合的影响，从尺寸工程角度给出了保证间隙配合的优化方案。

1 问题描述

由于加油门盖板面积较小，其与钣金侧件的左右2条缝隙处于人眼的同一视野中，因此并不大的缝隙落差，也会在视觉上对客户精致感知有明显影响。

以某车型为例，其起步生产阶段，加油门盖板与侧件的外观缝隙匹配，出现两侧缝隙落差大的问题。目视效果呈整体单边趋势，缺陷趋势前大后小。

根据整车外观缝道匹配设计标准：加油门盖板与侧件缝隙理论上即存在0.2 mm 的落差，缝隙公差均为±0.5 mm，匹配图如图1 所示。

图1 加油门盖板与钣金侧件间隙匹配图

根据整车奥迪特的主观视角质量评价：两侧缝隙落差＞0.5 mm 时，视觉上即产生明显落差，奥迪特评价为C1 类缺陷；当落差≥1.0 mm 时，即为B 类缺陷，缺陷状态图，如图2 所示。缺陷状态数据标准值和实际值，如表1 所示。

图2 汽车加油门盖板缝隙缺陷状态示意图

表1 汽车加油门盖板缝隙缺陷状态数据mm

2 问题分析

2.1 公差分析

根据匹配要求，加油门盖板与侧件缝隙前端为（2.2±0.5）mm，后端为（2.0±0.5）mm，前后2 条缝隙落差为0.2 mm。按照极值法估算2 条缝隙落差的上下公差范围分别为1.0 mm 和-1.0 mm，即2 条缝隙落差理论值为（0.2±1.0）mm，区间值为[-0.8，+1.2]mm[2]。

但从客户主观评价角度，采用奥迪特评价结果：2条缝隙落差的绝对值在0.5 mm 以内为可接受范围，即[-0.5，+0.5]mm。以理论中已有落差值（0.2 mm）为中值，从主观评价角度得到的2 条缝隙落差值为mm。

实际匹配需求结果的公差范围，小于设计允许公差范围。因此，仅以设计基准为依据，评价2 条缝隙是否超出公差范围的方法，已经无法满足生产现场实际需求，必须在零件尺寸控制与评价、钣金尺寸控制与评价，以及装配控制时，适当调整目标中值及控制公差范围。由于公差的上下限不对称分布，零件位置偏后的容错量（0.3 mm）远小于位置偏前的容错量（0.7 mm）。

2.2 装配关系及影响因素分析

加油门盖板安装是将总成零件卡入侧件上钣金孔内，零件四周分布有4 个固定卡脚（A1～A4），2 个辅助限位卡脚（B1，B2），如图3 所示。

图3 汽车加油门盖板零件定位结构

以车辆前进方向为-X 方向，车底到车顶高度方向为Z 向。A1～A4 卡脚在Z 向上下布置且过盈安装，因此通过零件自身及钣金尺寸，能够准确定位零件的Z 向位置。同时A1～A4 卡脚在Y 向具有台阶结构，起到限位作用，能够有效定位Y 向面差配合尺寸。

B1 和B2 卡脚在X 向对称布置，在安装过程中能够对零件X 向位置进行辅助定位。但通过DMU 数模查询发现，B1 和B2 卡脚与钣金为间隙配合安装，零件在X 向平动自由度限位不足。理论状态安装后，B1 和B2卡脚与钣金止口间隙分别为0.165 mm 和0.134 mm，如图4 所示。

图4 加油门总成卡脚B1 和B2 与钣金止口零件X 向设计状态

加油门总成零件为刚性结构，当零件位置在X 向移动变化时，缝隙A 和缝隙B 将同步发生等量、反向的变化。因此，如果B1 位置间隙（0.165 mm）在安装过程中变为零贴状态，单侧缝隙变化0.165 mm，对2 条缝隙落差影响贡献量将为-0.33 mm；同理，如果B2 位置间隙（0.134 mm）在安装过程中变为零贴状态，对缝隙落差影响贡献量将为0.268 mm[3]。

2.3 钣金影响因素分析

加油门在侧件钣金上的安装止口为冲压成型，偏差稳定，一致性较高。钣金型面呈台阶形，内侧下级台阶止口为安装定位面；外侧上级台阶为外观匹配面。

对实车钣金尺寸委托加密测量，结果显示：止口X向两侧分别向后约0.9 mm 和0.8 mm，如图5 所示。侧件钣金外匹配面X 向两侧分别向后约0.9 mm 和0.6 mm，如图6 所示。即对右侧缝位置（A）匹配影响整体偏大，＜0.2 mm；对于左侧缝位置（B），安装定位面与外匹配面无落差。

图5 汽车加油门盖板钣金止口测量信息

图6 汽车加油门盖板钣金外匹配面测量信息

加油门安装钣金止口及外匹配面绝对位置整体后移，对缝隙落差基本无明显影响。

2.4 零件影响因素分析

加油门总成零件盖板和基座采用散件装配结构，盖板位置在总成零件生产时可根据匹配状态进行安装位置调整。供应商采用标注模具安装校验的方式，对盖板安装位置进行控制和检测，即将加油门总成零件安装在标准钣金检具上，测量前后端零件与钣金的间隙。零件检验和控制标准为前后缝隙落差（0.2±0.3）mm。

零件检验过程中，与实车装配遇到同样问题，即由于理论状态下零件X 向前后均与钣金有一定间隙，X向平动自由度限位不足。因此为保证零件检验过程中安装位置的一致性，在检具上采取了将零件向前推足贴紧钣金的装配定位基准要求。这种装配定位要求，也产生了与实车装配相同的问题，即零件自检安装状态与理论设计状态不一致。但在制定检验标准时，并未考虑将公差基准中值同步进行平移。检具上的预期公差标准为（0.2±0.3）mm，将公差基准中值平移后，等效于理论设计状态下（-0.1±0.3）mm，即[-0.4，+0.2]mm。对比零件在检具上的预期公差范围[-0.1，0.5]mm，下偏差范围实际已经超出预期范围，上偏差范围内数据实际仍处于预期的下偏差范围，分析示意图，如图7 所示。

图7 汽车加油门总成零件检具状态公差中值平移分析示意图

结合实际缺陷状态统计发现，实际缺陷状态均为前部缝隙偏大，与零件检具状态偏差平移方向吻合。

2.5 影响因素确认

综合上述分析，导致该缺陷的主要原因为：零件X向平动自由度限位不足，包括设计状态及零件装配过程，如表2 所示。

表2 加油门盖板与侧件钣金外观缝隙匹配缺陷要因确认

3 优化措施及效果

针对零件X 向平动自由度限制不足这一要因，优化措施有2 个方向：1）增加X 向平动自由度限制，即X向采用过盈或过渡配合；2）根据安装标准改善X 向平动限位。考虑实际装配生产的可操作性及更改难度与可实现性，进入批量生产后，宜采用第2 种方法进行优化。针对不同工艺环节，零件的模具、检具、夹具与零件设计的定位基准应一致，这样可最大限度地降低因彼此基准不同所导致的偏差[4]。

主要措施包括：1）将设计状态零件安装位置平移至前部，与钣金贴合，并重新计算两侧缝隙，将安装辅助卡脚改为X 向平动自由度限位点；2）根据平移后状态，重新计算并设定前后缝隙落差中值与公差范围，作为零件生产过程的检测标准；3）零件检具检验装配、实车装配采用统一的安装要求，即零件向前平移至零件X 向卡脚与钣金贴合，满足各阶段过程基准统一原则[5]。零件安装优化后，经检测标准控制、批量跟踪验证，缝隙落差中值整体向理论值平移靠拢，整体缺陷状态得到明显改善。

4 结论

加油门盖板外观匹配除满足整车外观缝道匹配设计要求外，还应满足主观质量评价标准。主观评价法是目前外观匹配评价中的一种重要方法，针对此类零件定位和公差设计时，应充分考虑主观目视效果，设置合理的公差范围及相匹配的定位基准和定位方法。文章通过对生产现场实际案例的分析，为后续类似问题的分析提供了一定的思路借鉴。