汽车尺寸实物验证的实施方法

陆剑峰

（上汽集团创新研究开发总院，上海 201800）

随着汽车工业的发展，人们对于汽车的要求逐渐提高。除了基本的驾驶，对其他诸如功能、外观等都有了更高的要求。而尺寸工程作为新车开发流程中重要的环节，在前期通过优化产品及公差设计来提高产品尺寸质量和减低产品生产成本，确保整车的功能、装配及外观要求。在新车正式投产之前，必须对汽车进行各种验证以确保前期设计的合理性，汽车尺寸实物验证就是对前期尺寸设计的一种验证，确保前期提出的产品优化方案是否有效，确认前期定义的公差目标是否合理等。而假如缺少这一环节，汽车正式生产时候才发现问题将会造成巨大的成本和时间损失。因此，本文通过介绍汽车尺寸实物验证的内容及实施方法，给新车开发阶段的实物验证提供了一些思路。

尺寸实物验证是指对现有生产代表性的零件、工艺流程和工艺条件进行试验确认，明确影响和要求。通常在以下情况下需要开展实物验证。（1）对于某一环节，在验证设计上的假设无法参考以往经验或已有标准进行量化判断的情况下，消除风险和影响；
（2）目标元素或其环境被改变，那么所有相关的确认步骤或结果不能体现改变后的状态，需要重新进行验证来确认最新的结果。

以车门下沉试验为例，它是尺寸实物验证的一项内容，目的是确认开闭件的环境件对尺寸技术规范（Dimension Technical Specifications, DTS）的影响。由于车门上装了玻璃、玻璃升降器、门内饰板等环境件，导致焊装车间白车身的车门总成与总装车间整车的车门总成的重量存在较大的差异[1]，所以白车身上的车门姿态与整车上的车门姿态存在差异（总装车间车门会下沉），并且这个下沉量很难通过以往经验或标准来量化（每款车的结构、造型等均存在差异），所以通常采用实物验证来确定具体的下沉量，之后在焊装车间通过车门配重来装配车门，保证焊装与总装车间的车门姿态一致。

尺寸实物验证的目的是保证整车最终的外观及功能要求，主要包括产品和工艺两方面的内容，产品验证主要是确认前期产品设计造成的影响，工艺验证主要是确认工艺过程造成的影响。

2.1 产品验证

（1）前期遗留的工程变更需求（Engineering Change Requirements, ECR）验证。ECR是产品设计阶段各工艺部门对产品提出的一些变更需求[2]，而一部分ECR无法在设计阶段没有实物的时候下结论直接进行更改。所以到了产品试制阶段，有了实物之后会对这部分ECR进行验证，根据验证结果确认是否需要进行产品更改或维持现状。

（2）开闭件环境件对 DTS的影响。开闭件的一些环境件比如密封条、泡棉、撑杆等安装完毕之后会有作用力反馈到开闭件上，会造成开闭件被顶起或轻微的变形；
四门的环境件安装之后，重量变化会导致总装四门存在下沉现象[3]；
另外，部分车型的四门铰链在总装车间需要拆轴后安装环境件；
以上这些因素均会影响整车的外观间隙面差，该项验证的目的就是量化这些因素对最终目标产生的影响量，并在前序的一些工位做出对应的补偿量，以此来满足整车DTS要求。图1为车门部分环境件。

图1 车门部分环境件示意图

（3）开启件极限开启及过冲干涉验证。日常使用车辆时经常会对开闭件进行开合操作，比如检查发动机舱会开启发动机盖，检查完毕之后经常会发生大力关闭的情况。该项验证的目的就是确认开闭件开启到极限状态是否存在相应的干涉，以及过冲状态下是否存在干涉，即确认关闭瞬间在冲击力的作用下开闭件是否会与周边环境件产生干涉。图2为发动机盖开启状态。

图2 发动机盖开启状态

（4）总装关键零部件设计结构及装配重复性验证。该项验证主要是确认总装的工艺比如打紧力矩、打紧顺序等对整车外观DTS产生的影响；
此外，还有比如前后风挡、大灯等关键零件的自重下沉、装配重复性等验证。

2.2 工艺验证

（1）开闭件总成油漆变形验证。焊装车间带开闭件的白车身到总装车间之前会经过涂装车间，电泳处理时开闭件容易受到冲击而产生变形，烘烤过程同样由于温度的影响可能会发生变形[4]，此外油漆治具也有一定影响，该项验证主要是确定过涂前后的开闭件变形量，由于具体车型及产品结构不同，变形量也会有较大的差异，通常在0.5 mm～1.5 mm。

（2）开闭件包边工艺对变形的影响。开闭件通常由内板和外板包边而成[5]，而内外板之间如果不加任何措施容易产生窜动，导致车门外板与车门内板产生错位，最终的车门总成不符合尺寸精度要求，继而影响最终整车外观的 DTS。目前常见的措施是增加单边点焊、突刺折边、凝胶工艺、自穿刺铆接（Self-Piercing Rivet, SPR）等，该项验证的目的就是验证开闭件防窜动工艺以及记录相应的窜动量。图3为开闭件包边工艺（滚边）。

图3 开闭件包边工艺（滚边）

（3）焊装和总装的对应性分析。主要验证焊装车间车门吸平测量与总装车间真锁测量的对应性，以确定在焊装车间车门的调整姿态[6]，避免总装车间由于装了真锁之后出现变化而进行过多的调整。

（4）焊装装具重复性验证。对焊装车间调整线的开闭件装具进行重复性验证，确保装具达到设计要求。

（5）铰链夹具装配重复性验证。对开闭件铰链的装配夹具进行重复性验证，确保夹具达到设计要求。

（6）总装装具重复性验证。对总装车间的装具进行重复性验证，确保装具达到设计要求。

尺寸实物验证的实施首先需要结合试制生产的计划制定实物验证的计划，计划中应包含验证的项目、时间、地点、人员以及所需的资源等内容，如果生产计划变更，则验证计划也需要做出调整。然后按照计划开展相应的验证项目，并记录相应的数据、结果，输出相应的验证报告及问题清单，并反馈给相关责任部门，跟踪问题整改进展直至关闭。下面介绍两项常见的验证项目。

3.1 车门密封条影响验证

验证所需的资源：总装带四门的车身一台，门洞密封条、门框密封条（需要断面投影报告、压载力报告）、车门的内饰护板、B柱装饰板、前后门锁及锁扣。验证的具体步骤如下：

（1）准备试验工具：剪钳，大力钳，毛毡，止口测量销棒，间隙尺、面差表；

（2）在焊装确认车门包边工艺参数正确，车门铰链在夹具上装配；

（3）在焊装调整线上测量车门的内止口间隙，要求符合数模,对不符合的区域进行返修到理论状态（止口返修需过渡均匀，不能有突变）；

（4）总装四门的装配过程中不能对面差进行返修，跟踪确认；

（5）通过调整前、后门的锁扣使后门/侧围、前门/后门的止口符合要求；

（6）分别拆下后门门框密封条、车门密封条，将后车门锁止，测量后门各测量点的间隙、面差及止口间隙值并记录；
表 1为密封条影响数据记录表；

表1 密封条影响数据记录表

（7）分别拆下前门门框密封条、车门密封条，将前车门锁止，测量前门各测量点的间隙、面差及止口间隙值并记录。图 4为前后门各测量点位置。

图4 前后门间隙/面差测量点位置

3.2 车门下沉影响验证

车门下沉在产品开发阶段通常会使用计算机辅助工程（Computer Aided Engineering, CAE）来模拟实际装配过程中车门受到的力来得到一个初始的下沉理论值，该理论值会在样车试制阶段进行实车验证，验证后会根据结果进行调整，调整后的值会进一步在小批量的生产中得到应用和验证。

验证所需的资源：4台份电泳后的白车身，吸平块、纸胶带、钢板尺、划线笔、游标卡尺、拆锁工具。验证的具体步骤如下：

（1）验证工作在总装车间进行；

（2）确定4台份电泳后车身；

（3）在焊装调整线上确认车门铰链螺栓（铰链与车门之间、铰链与侧围之间）的力矩是否符合要求；

（4）使用细划线笔在纸胶带上均匀画出直线；

（5）车身使用吸平块吸平，将胶带贴在车身上如图5位置（左右两侧均做），从间隙位置切断胶带，测量直线Z向高度，并做好记录。

图5 前后门胶带纸位置

（6）重复步骤（4）（5），确认4台车全部贴纸ok；

（7）总装件装配完成，待门总成装配到车身后，使用吸平块吸平，再次测量Z向变化，并做好记录；

（8）总装四门的装配过程中不能对车门进行返修；

（9）重复操作步骤（7），记录4台份车身数据。表2为车门下沉数据记录表。

表2 车门下沉数据记录表

从表 2数据可以看到，车门在焊装车间由于钣金车门总成的自重影响会略微下沉，经过涂装车间由于电泳、烘烤等工艺也会出现变化，最终总装车间装配了车窗玻璃、玻璃升降器、门内饰板、后视镜等零件后出现较为明显下沉现象。因此，这个下沉量需要在焊装装配车门时进行对应的补偿，即焊装装配后车门状态是往上抬对应的数值，实际操作过程中一般通过配重块或者工装调整来实现，最终使经过总装之后的车门基本处于水平状态。

本文对汽车尺寸实物验证进行了讨论，系统地阐述和总结了整车实物验证的重要作用，并通过具体实践从产品结构和工艺过程分析了实物验证的具体方法和步骤，内容具有实际的指导作用和推广价值。

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