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翼子板单件尺寸和车身装配关系分析
文/诸波（同济大学）
翼子板在车身上与前盖、侧围、前门、前保险杠、前照灯等车身零部件匹配,而且尺寸匹配要求很高,因此翼子板单件尺寸质量直接影响车身前部区域的匹配质量.本文通过对翼子板车身装配过程进行分析,并对比分析装配定位方案与RPS点之间的关系,为保证单件尺寸和车身装配的一致性,针对翼子板RPS方案制定和车身安装夹具设计提出了基本原则和方法.同时,基于翼子板单件尺寸与车身装配关系分析,详细分析了翼子板回弹补偿夹持方案和各区域补偿方案和目标,从而逐步实现模具设计从以往单件尺寸合格为目标转变为向面车身制造为目标.
翼子板在车身上与前盖、侧围、前门、前保险杠、前照灯等重要零部件匹配,匹配质量的好坏直接影响整车前部外观质量,因此翼子板作为轿车前部的重要零件,其尺寸质量对车身前部匹配有重要影响.同时,翼子板在车身上的安装固定方式也是保证轿车前部匹配的关键途径.从装配工艺角度分析车身对翼子板单件尺寸的要求,并结合装配关系确定翼子板单件尺寸目标,为翼子板尺寸回弹补偿提供车身装配依据,从而实现翼子板单件尺寸和车身匹配的一致性.
翼子板车身装配过程分析
装配过程简介
在车身车间,翼子板安装分为3步：预装、安装和调整（见图1）.预装阶段,以前门匹配为基准将翼子板预装到前纵梁上,初步固定翼子板,确保车身位置相对稳定；安装阶段,利用辅助安装夹具将翼子板准确定位在车身上,然后按一定顺序紧固螺栓完成翼子板安装,例如翼子板A按前盖侧前纵梁支架→前门侧A柱支架→前保险杠支架→A柱上部侧围的顺序依次固定翼子板；调整阶段,安装工人手工检查前盖、前门和侧围匹配平整度和间隙,并对平整度和间隙用工具进行适当调整,达到装配要求为装配定位分析翼子板安装过程中,如何准确将翼子板定位到车身上是实现翼子板准确安装的前提.车身上,一般从后向前安装,即后门→前门→翼子板的顺序进行安装.因此翼子板安装时先利用型面间隙块确保翼子板和前门的平整度和间隙,再利用辅助安装夹具的定位销和型面块将翼子板定位到前盖和前保险杠处的位置,并通过定位销定位辅助夹具到车身前部纵梁上,从而实现翼子板在车身上的精确定位,如图2所示.
通过分析翼子板装配过程和定位方式,翼子板利用型面间隙块和辅助夹具完成精确定位和安装,从而确保了翼子板和其他零件的匹配.
翼子板单件与装配关系分析
若翼子板单件尺寸合格,是否能确保单件尺寸到车身匹配的精确传递,这取决于翼子板单件与车身装配是否具有一致性,那么两者基准的一致性就能保证翼子板单件尺寸状态精确体现在车身装配上.
翼子板单件尺寸测量基准是RPS点,而车身上翼子板装配基准是型面匹配块和间隙块.以翼子板B为例,分析RPS点与车身定位位置一致性可以发现,位置关系大部分保持了一致,但是有一部分存在一定的位置偏离.同时,从匹配要求分析,两者都符合翼子板在车身的匹配要求,因此可以说明翼子板单件测量基准RPS和车身装配定位基准具有一致性,从而保持了单件与总成尺寸的一致性,详见表1、图3.
翼子板回弹补偿方案
翼子板单件尺寸在设计阶段主要通过工艺优化设计和回弹补偿解决,因此回弹补偿必须保证在翼子板单件和车身装配关系的一致性基础上进行,从而保证单件理论尺寸、单件实际尺寸和车身装配尺寸的一致性.
制定夹持方案
翼子板回弹夹持方案以RPS为基础,结构车身型面定位和装配关系以及车身匹配要求,确定夹持方案.
1.利用定位销限定零件X向和Z向,定位销一般设置在尺寸回弹稳定的夹持点附近.
2.利用夹持点限定零件Y向位置,一般从RPS点中选取,如图4所示,以Touran NF翼子板为例,夹持点基本和RPS方案一致：前保险杠、前盖、狗腿处夹持点与Y向RPS点一致；前门处需结合Y向RPS点、ZP5型面定位和侧面安装孔；由于A柱匹配关系复杂,ZP5调整困难,若存在RPS点,则需取消该处夹持点进行分析.
明确补偿目标
翼子板补偿方案制定前,首先要明确补偿目标,即单件和总成质量要求.通过分析单件TZ图纸、测量方案、平整度和间隙图和车身装配要求确定翼子板各个区域的尺寸要求.由于不同区域匹配的零件不一样,匹配的要求也不一样,因此补偿目标也不一样.表2以翼子板B为例,对翼子板各个区域的单件和车身尺寸要求进行了详细分析,明确了翼子板各个区域的补偿目标.
制定补偿方案根据夹持回弹结果,并结合各区域补偿目标,就可以制定各区域的回弹补偿方案.
1.确定补偿区域：根据夹持回弹结果分析各区域尺寸是否已经符合要求,若尺寸回弹超出要求,则作为补偿区域.
2.制定补偿范围和补偿量：根据重点尺寸区域的尺寸偏差确定各区域补偿范围,重点关注平整度.补偿量需综合模拟分析结果和以往类似零件的实际情况确定.
一致性的补偿原则和差异化的补偿方案,可以保证翼子板各个区域的单件尺寸符合车身装配要求.实例分析
以翼子板C为例,理论分析单件尺寸和车身装配状态下零件分析.如图5所示,翼子板C的RPS方案和车身辅助夹具的型面定位位置基本一致,仅在前盖侧增加型面块.以车身夹具的型面块作为夹持点进行回弹模拟分析,对比RPS点夹持回弹结果,两者的理论尺寸回弹结果基本一致,如图6所示.从理论上,说明单件尺寸能够在车身装配中保持一致性.
小结
结合车身夹具方案制定节点,模拟验证车身夹具状态下的尺寸回弹,验证了RPS和车身夹具状态下的理论尺寸回弹一致性.实际车身辅助夹具能够保证翼子板单件尺寸和车身匹配的一致性,同时,车身辅助夹具设计依据翼子板在车身上的匹配要求和RPS方案,那么对于翼子板,单件尺寸到位,车身匹配质量也能保证.
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