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奥轩G5车身开裂原因分析

2014-08-15李洪涛傅明明

黑龙江交通科技 2014年9期
关键词:压缩率机舱车架

李洪涛,李 静,傅明明

(1.辽宁工业大学汽车与交通工程学院;2.中国石油大学(华东)远程教育学院)

1 前 言

随着社会经济的发展,汽车进入了越来越多的家庭,SUV 汽车因为其优越的性能成为很多家庭的选择。然而,我国现有的公路状况,尤其是偏远山区的交通路况较差,给车辆的营运带来了很多问题。其中车身开裂被投诉的事件骤增。现以奥轩G5 汽车的车身轮罩板开裂为典型案例,对该类车型车身轮罩板开裂的现象进行深入的分析研究,找到车身开裂的各种原因,从这些原因中找到车身开裂的要因,并找到解决问题的方法,彻底杜绝车身开裂。

2 要因分析

2.1 总装装配工具

针对总装装配工具,我们对装配现场的装配工具进行了检测,并在扭力校验仪上对扭力扳手进行了校验,发现:紧固用油压脉冲风扳保养良好,运行正常;增紧用扭力扳手校验合格;复查用数显扭力扳手校验合格;因此,此因素定为非要因。

2.2 总装悬置装配工艺

针对总装悬置装配工艺这一因素,我们依据整车安装工艺卡对此车型的装配进行了检查,发现:车身与车架合装时,通过目视观察悬置螺栓在X 及Y 方向已对正并顺利通过衬套,无倾斜装配问题,且安装力矩为90 N,符合装配工艺要求。因此,此因素定为非要因。

2.3 悬置尺寸与硬度值

针对悬置尺寸与硬度值是否超差这一因素,我们首先按照悬置图纸对随机抽检出来的5 套悬置的尺寸和硬度进行了检查、记录,悬置尺寸测量数据,发现:悬置实物尺寸测量值均符合图纸尺寸公差。此因素定为非要因。

2.4 车架精度

针对车架精度这一因素,我们随机抽检了5 台库存车架,我们以车架底平面为基准面对其进行了三坐标的测量、记录,发现同一台车架悬置一与悬置二支架Z 向最大高度差都在工程公差范围内,此偏差可以通过悬置变量来补偿。因此,此因素定为非要因。

2.5 钣金质量

针对钣金件质量这一因素,我们首先查阅了相关的企业标准,在力学强度方面,企业标准要求屈服强度为120 ~240 MPa,抗拉强度为270 ~370 MPa,延伸率为32% ~45%;在板材成分方面,要求其C、Mn、P 及S 的含量不能大于0.1%、0.45%、0.035%和0.035%,奥轩G5 使用的板材为宝钢板材,以上两方面要求均符合企业标准。虽然在2012年7月将供应商更换为韩国浦项,但故障车的出厂时间均为2011年,因此,此因素定为非要因。

2.6 钣金件之间减薄率

针对钣金件制件减薄率这一因素,我们首先对生产现场的右轮罩板单品进行了检查,发现单品件圆弧面过渡平顺,无缩颈、暗裂痕迹。然后我们又检查了制件模具,该模具运行状况良好,在验收合格后未曾出现问题进行维修。最后我们对现生产的前轮罩进行了全破坏试验,发现:制件减薄率要求在板厚的10%范围内,符合技术标准。因此,此因素定为非要因。

2.7 悬置设计

针对悬置设计这一因素,我们从两方面进行了分析,第一项是悬置尺寸设计,经生产现场验证,总装现场车身和车架合装时,车身完全落下呈自由状态时,车身悬置(前)压缩不明显,车身与悬置之间存在间隙(间隙最小为4 mm,最大为6 mm),而其他车身悬置则压缩很紧。把车身悬置(前)的螺栓紧固到规定力矩后,前机舱头有下拉趋势,极大有可能造成车身的开裂。第二项是悬置压缩量设计,首先我们对现有悬置的压缩量进行了计算、记录,计算数据如下表,其车身悬置的压缩率分别为8.3%、6.1%、6.1%、14.4%。根据GB/T1683《硫化橡胶恒定形变压缩永久变形的测定方法》、GB/T7759《硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形测定》及客户对汽车减震橡胶的性能指标要求:硬度≤80 的橡胶其压缩率一般控制在15% ~25%之间;硬度为80 ~90 的橡胶其压缩率一般控制在10% ~15%之间;硬度≥90 的橡胶其压缩率不应超过10%。所以我们目前的悬置压缩率均过小。从前边现状调查中可以看出,三台故障车的车身悬置(前)与车架之间均有间隙,且在拆解悬置时发现,车身悬置内部套筒与悬置上部橡胶摩擦严重,这是因为悬置压缩率较小,使钢板与悬置橡胶过分摩擦导致的,这使的悬置橡胶破损失效,失去减震效果,造成机舱部件开裂。因此,此因素定为要因。

2.8 钣金设计

针对钣金设计这一因素,我们首先对G5 的车身进行了CAE 模态分析,发现机舱部件最大振动频为24.63 Hz,而发动机的振动频率为25 ~28 Hz,因此G5 车身极易发生共振,造成机舱部件Z 向震动很大,并且应力集中点主要是在车身加强板及车身轮罩周围,再加上因路况不平引起的整车振动,极易使轮罩板受力不匀而造成开裂现象。针对G5 存在共振现象可能使机舱轮罩板与加强板开裂问题,我们从Q领域及C 领域考虑,通过对奥轩G5 对标车哈弗H6 钣金测量,发现其与哈弗H6 轮罩板和加强板存在以下不同点:奥轩G5 使用的板材的厚度比长城哈弗H6 薄0.2 mm。我们又将相同厚度的两种板材作了力学强度方面的对此,发现:奥轩G5 轮罩板使用的DC04 板材其屈服强度比相同厚度的B210P1 板材低38.1%,抗拉强度低6.9%;车前加强板屈服强度低42.9%,抗拉强度低6.9%,因此,此因素定为要因。

经过对以上8 项的分析,我们将要因最终确定为悬置设计与钣金设计这两项。

3 解决措施

3.1 悬置设计不当解决措施

针对悬置尺寸设计不当这一要因,我们分两步对应,第一步是针对车身完全落下呈自由状态时存在间隙问题(间隙4 ~6 mm),试验车改制方法为车身第一悬置增加5 mm厚的聚氨酯垫片,然后路试验证。第二步是如果试验车路试验证合格,则将车身悬置(前)长度由48 mm 改为53 mm。针对悬置压缩量设计不当这一要因,我们将所有悬置衬套长度90 +0 ~0.2 mm 改为84 +0 ~0.2 mm ,此时车身所有悬置压缩率最大为23%,悬置橡胶性能指标及奥轩G5 舒适性均可达到最佳状态。

3.2 钣金件强度不足解决办法

针对轮罩板板材强度不足这一要因,我们对轮罩板和车前加强板由DC04 替换成高强度板B210P1 。

4 验 证

对应产品不良的对策已制定出来了,接下来就是我们要验证这些对策是否合理的阶段了。针对G5 车身轮罩开裂问题所对应的措施,我们通过两台试验车去定远试验场做可靠性试验来验证。试验车采取了如下的验证方案。

汽油车的机舱左侧采取普通板加固及第一悬置增加5 mm 聚氨脂垫,右侧保留原状态未变的方案;柴油车的机舱右侧采取高强度板及第一悬置增5 mm 聚氨脂垫,左侧保留原状态未变的方案。在定远试验场进行14 000 km 的强化坏路试验,定远试验场的强化坏路强化系数为1∶11,我们相当于在普通路面上进行154 000 km 的验证。

通过定远试验场14 000 km 强化坏路试验验证,我们改进后的试验车并没有出现开裂现象,表明我们制定的对策是可行的。至此,车身轮罩板问题解决。

[1]李勇.轻型面包车车身开裂原因分析[J].湖南冶金,2003,31(4).

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