背门与后保Y向间隙优化研究

时凯 罗轩 陈爽 陈学军

摘 要：作为四大覆盖件之一的背门区域是直接影响消费者对整车美学感官的关键区域，结合车身设计及工业化经验，对于背门与后保Y向间隙问题结合尺寸链进行分析。识别出可优化改进的尺寸链环，并明确优化后的尺寸链。得出一套系统的定位方案，优化设计，实现控制该区域尺寸质量控制，大大改善美学功能。

关键词：尺寸工程;尺寸链;定位设计

中图分类号：U463.8  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）21-89-04

Abstract： As one of the four covering parts， the tail gate area is the key area that directly affects the consumers' aesthetic sense of the whole vehicle. Combined with the body design and industrial experience， the problem of y-gap between tail gate and rear bumper is analyzed in combination with the dimension chain. The optimized dimension chain is identified， and the optimized dimension chain is defined. A set of systematic positioning scheme is obtained to optimize the design， realize the control of the size and quality of the area， and greatly improve the aesthetic function.

Keywords： Dimension engineering; Dimension chain; Positioning design

CLC NO.： U463.8  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）21-89-04

前言

随着人们对汽车了解的深入，消费者在选购汽车时，性能和外观均为影响决定的重要因素。而外观的好坏决定了第一印象，是吸引消费者的关键因素。

SUV车型的连年火爆，各大主机厂均在不断推出拥有两厢车外形的SUV车型。相对与三厢车，两厢车的尾部造型上有着明显的不同，背门与后保的配合界面整体上较长。周边间隙缺陷频次也对应增多。本文结合尺寸工程从定位设计的角度分析并给出了一种有效保证背门与后保Y向间隙的定义设计方案。

1 感知质量及车身几何尺寸工程简介

感知质量是指顾客（感知上）对产品品质的感受。感受包括：看、听、摸、闻、感觉、主观、情感、直觉等方面[1]。背门与后保间隙配合精致程度作为后脸美学感知区域的主要界面[2]，能让顾客感觉到设计和制造的精细程度，给客户以最大程度的愉悦感，使顾客的满意最大化。

车身尺寸工程是一个覆盖了车身设计、工装设计、零件制造和装配全过程的概念，包括整目标值的定义、零部件造型设计及定位设计和公差的设计与校核、工业化阶段偏差分析等，因此会涉及到工业化阶段的夹具、检具设计，以及制造过程车身尺寸问题的分析解决与改进等[3]。

2 两厢车背门后保间隙现状及分析

2.1 现状

如图1所示，某车型上竖直方向上存在左右对称的两处Y向间隙，并且在整个尾部更为直观。为满足美学目标，如图中①所指区域的间隙范围规定了单点间隙大小，单边间隙均匀性，左右间隙对称性的质量目标。

受车身、零件和装配质量的影响，此处将存在一系列问题。

2.2 分析

目前已经识别出该区域的存在无法达到设计目标的风险，我们需要通过产品与工序进行优化，包括定位系统，装配工序，公差设计等[4]。

在产品设计或装配过程中，分析和解算装配尺寸链是保证装配精度，即保证产品有关技术指标极为重要的手段[5]。我们借助尺寸链进行分析。

根据背门与后保Y向间隙的形成，我们可以得出背门与后保Y向间隙的尺寸链环，如表1。

如图2，背门总成在车身上定位方式：通过两铰链在车身顶盖后横梁分别定位XYZ和XZ方向，通過锁和锁扣啮合，在后围板定位X向。

鉴于背门的定位方式，如图3所示，车身铰链定位面处的波动会在背门下部被放大，界面越长放大效果越严重，放大效应评价方式S=2×（?Z×D2/D1+?Y） 。其中：S为左右间隙对称度，?Z为两铰链面的共面度，?Y为铰链主定位Y向与左右尾灯Y向中心Y0的偏差，D1为两铰链轴中心的距离，D2为铰链面到背门下边缘的距离。

后保表皮与支架的Y向定位在靠近尾灯的上部，如图4。但因为后保表皮为柔性件，当后保与尾门的Y向配合界面较长时，靠近下部的向配合间隙难以由后保上支架控制。

根据背门与后保Y向配合界面的长短将背门分为长背门和短背门，其中背门与后保Y向配合界面大于200mm的为长背门。

因此，长背门的背门与后保界面极容易产生车身和零件尺寸波动带来Y向尺寸的偏差，导致背门与后保Y向间隙的不符合。

受正常工序能力和生产水平的限制，零件单件的符合性和纯粹装配散差不是可以快速实现有效提升的。因此，为缩短车身调试周期，降低对车身及零件的严格需求，降低线下返修工时，提高整车一次合格率，我们将对背门铰链合装和后保的定位方案进行系统优化，以此来减小该Y向间隙的尺寸链封闭环。

3 优化方案

结合表1中已明确的尺寸链环，我们从中筛选出存在优化空间的尺寸链环，明确并提出具体的优化方案：

（1）优化铰链与背门合装工装，提高背门总成符合;

（2）蒙皮在中支架增加Y向，并通过工装实现与锁扣随动。

该方案通过提高原有链环的稳定性和缩短减少链环数量来减小背门与后保Y向间隙的波动。优化后的尺寸链环见表2。

3.1 背门铰链合装方案优化

背门与背门铰链合装时，Y向定位方案一般如图5所示，Y1向与Z1通过圆销与圆孔配合作为Y向主定位。为优化背门总成的Y向符合性，对长背门，为保证背门整体Y向的符合性，在背门上部和下部分别进行对中定位，如图6。

3.2 后保定位方案

一般情况下，后保表皮的通过尾灯下支架形成Y向间隙的主要Y向定位：Y1，Y2。為解决Y向界面长时，对下部Y向控制不足问题，在中支架设置Y0，直接控制下部Y向间隙，如图7。

Y0的实现方式为：在中支架中部开孔，蒙皮对应位置卡片，形成类似销孔配合的定位方式。

因锁扣与锁位置是统一的，所以背门下部Y向的位置与锁扣的位置是一一对应的。为实现背门下部间隙与后保下部间隙的直接关联，减少尺寸链环，我们考虑实现中支架与锁扣的关联。 通过工装保证中支架的Y向与锁扣Y向同步，降低背门姿态放大带来的影响，实现直接保证背门与后保下部的Y向间隙。定位及实现方式如图8。

3.3 具体工序过程

铰链通过合装工装完成与背门的合装—背门总成通过铰链自定位装配在车身上—完成撑杆密封条装配--锁扣根据背门锁随动装配—完成尾灯及尾灯下支架装配—中支架使用工装定位Y向后装配在后围板上—完成侧支架转配—装配后保蒙皮。

4 效果评价

4.1 尺寸链对比计算分析

新尺寸链由8个链环减少到5个链环，并避免了车身和尾灯符合性。

尺寸链的计算一般有两种方法，极限法和统计法，前者属于完全互换法，而后者多采用方和根法。本文基于零部件实际公差呈正态分布的假设，采用统计法，根据统计平方公差法（方和根法）[6]计算IT由为4.17mm 缩小为2.96mm，如图9上下分别为原链环和新链环的尺寸链计算结果。

4.2 实车效果

本技术方案在我司某项目上开始验证尝试，并在后续项目推广实施，可以有效保障背门与后保的Y向间隙的符合性及稳定性，降低了对车身及零件的尺寸需求，从而减少车身、零件的调试维护时间。

5 结论

结合尺寸链的研究分析，通过优化背门和后保的相关定位方案设计，提高了两厢车背门与后保Y向间隙的合格率，不但提高了整车下线质量，还减少了生产过程中人力的投入（调整和返修）。

由于白车身的零件非常多，要从错综复杂的尺寸中找出所需的相关尺寸是非常重要的，要在设计过程中尽量缩短各尺寸链环;设计阶段的工作对后续尺寸保证有极其重要的意义，准确的设计工作可以减少因为生产过程中缺陷带来的设计变更费用。

参考文献

[1] 陈辉.感知质量评审在汽车开发中的运用[J].上海汽车，2010（02）： 37-39.

[2] 王珂.基于用户感知的汽车尺寸工程评审方法[J].汽车科技，2018 （1）：16-17.

[3] 李欢.车身尺寸质量的控制方法[J].汽车工艺与材料，2011（5）：41-46.

[4] 胡磊.尺寸管理在车身开发阶段的应用[J].汽车科技，2010（5）：71.

[5] 孙连福.基于车身开发的尺寸链设计[J].精密成形工程，2011（5）：78 -79.

[6] 李胜强.设计尺寸链的计算方法和转换[J].机械设计及制造，2019 （1）：212.