零件变形对尺寸匹配的影响探究

刘海波

摘 要：本文以整车制造工艺流程为依托，研究梳理制造过程存在的由于零件变形导致的尺寸匹配问题， 同时从功能需求、变形成因、措施总结等维度系统探究尺寸变形问题的工作思路。

關键词：变形；尺寸配合；案例库

1 引言

随着汽车产业的高速发展以及汽车在民众中的普及程度越来越高，汽车的尺寸匹配及感官质量越来越被消费者关注[1]。在目前的整车制造过程中，基于整车功能性（密封、行人保护、轻量化）要求，越来越多出现零件变形的情况，并对尺寸匹配产生一定影响。此类变形问题在尺寸前期辨识手段缺乏，且导致变形因素较多，相较于传统的尺寸问题，难度更高且解决周期更长。本文依托整车制造工艺过程，系统阐述尺寸变形问题案例库搭建思路，同时建立变形问题模块化分析思路，指导前期同步工程及后期问题的解决。

2 研究思路

尺寸变形问题存在于整车制造各个环节，不易发现。根据整车制造过程，从零件、分总成、白车身、内外饰总装到整车下线，梳理汇总各工艺环节尺寸变形问题案例。针对各个案例，以变形对尺寸匹配的影响、变形零件的功能需求、变形问题的解决措施等维度，研究分析变形案例，形成措施的总结、前期设计BP的完善，从而形成完整的尺寸变形案例库，指导尺寸前期工作及问题解决。

3 研究框架

3.1 变形库搭建

实际整车制造过程中，变形问题存在于零件制造、整车焊接、内外饰零件安装、雨淋路试等各个环节。我们可以依托整车制造工艺过程，根据制造过程这条线，逐个工艺梳理，从无到有，梳理变形案例，搭建尺寸变形案例框架。对于各个主机厂尺寸工作而言，问题相关性较大的主要是车身、总装这两大工艺，图1示以某主机厂某款车型为例，从零件parts 到白车身（A metric），白车身加四门两盖（B metric）形成C metric。C metric油漆后，进入总装，完成内外饰及其他部分安装后下线，得到整车（FVS metric），从而形成案例库。

3.2 变形案例分析

针对各个案例，从尺寸匹配影响、功能需求、变形成因等维度分析，在保证功能需求的前提下，得到解决措施以及经验总结，从而指导问题的分析以及前期设计过程。尺寸匹配影响一方面是直观的DTS设计标准，另一方面则是精品车需求，究其根本，则为客户需求。功能需求则是零件设计的根本，从整车质量要求出发，密封、NVH性能、行人保护等功能优先级高于尺寸匹配，零件变形导致匹配问题解决的过程，对功能的影响要降至最低，解决的方案如果影响了功能，那么该方案则是不能采用的。变形因素从产品结构分析可能有连接方式、结构强度、设计干涉挤压等来源；从工艺过程分析则有运输、烘烤、焊接、工装等各个方面的影响。图2总结了尺寸变形案例的分析框架，做参考。

4 案例介绍

在近期某车型生产启动阶段，发现侧面GRC零件安装于TAC（一种标准白车身检具）后，GRC零件侧面匹配点偏外0.75-1mm，而实际GRC断面检查尺寸OK，并不偏外。经过分析，GRC零件设计内部有唇边，唇边为保证车门的密封性功能要求，需要与钣金有一定干涉挤压，而正是由于该挤压力过大，导致GRC零件安装后偏外。该问题是一个较典型的零件变形影响尺寸匹配案例，GRC零件有整车密封及NVH保证的功能需求，而同时与后三角板零件或者侧围又有面差匹配要求。在此，我们可以借助FEA有限元分析[2]进行模拟，如图3示，原始设计，GRC安装挤压后产生的挤压力换算后达到1.4N/mm.从材料、干涉量、厚度三个维度考虑，减小干涉必定影响功能性，不能采用；厚度减薄，既可以继续保证密封要求，也可以减弱挤压力。如图4示，唇边减薄后，安装挤压力明显变小，换算后0.16N/mm，最终也通过该方案，在保证功能的前提下，解决了零件安装后偏外的问题。同时，经过该案例，我们也进一步完善设计BP，对于GRC零件，在原有的材料库保证硬度范围，干涉BP保证干涉量的基础上，增加厚度BP，保证干涉力过大问题不在出现。

5 结语

本文介绍了零件变形影响尺寸匹配的案例库梳理思路，从工艺流程方面系统阐述了案例库的搭建方法，同时针对每个案例，详述了分析思路及研究维度并举例说明。整车制造发展日新月异，各个环节都在创新发展，实际也越来越多出现变形尺寸问题，尺寸工程工作也需进一步延伸，关注强度、材料、硬度、扭矩等潜在尺寸变形影响因素。

参考文献：

[1]杨宇光.汽车外观设计质量新型控制方法 [J].汽车广角，2006，（10）：44-45.

[2]周传月.SAMCEF有限元分析与应用实例.机械工业出版社，2009.