一种汽车前端模块定位方式探讨

费文铮，朱彬

(广州汽车集团乘用车有限公司技术中心，广东广州 511434)

一种汽车前端模块定位方式探讨

费文铮，朱彬

(广州汽车集团乘用车有限公司技术中心，广东广州 511434)

前端模块是保证整车前围外观匹配的基础，前端模块定位精度会影响整车美学感知。参考整车装配设计打断尺寸链、减少尺寸链环的设计趋势，结合在整车品质培育过程的实践体会，从前端模块定位分析、白车身安装点精度提升、前端模块定位改善方案、前端模块安装夹具调试及维护等方面探讨了前端模块的定位方式。

前端模块；定位方式；精度提升

0 引言

随着汽车造型发展趋势复杂化，前围外观出现多棱线、多弧形、长亮条配合，前端模块定位稳定性要求越来越高。前端模块的定位，以保证前围外观配合为目的，包括发罩与格栅亮条的间隙段差、格栅与前大灯的间隙段差等，涉及前端模块在安装夹具上的定位方式、安装夹具在白车身的定位方式、白车身安装点的精度、前端模块安装夹具的调试和匹配、前端模块安装夹具的测量及维护等。新车型导入阶段，确定前端模块的结构及其定位方式，能够避免后期尺寸精度风险，决定了后续整车前围品质培育的工作重心。

1 前端模块的定位分析及改善

现在以一种塑料方形框架结构的前端模块为案例，从前端模块夹具的定位方式、尺寸链计算、夹具稳定性几个方面分析前端模块的定位及改善方案。

一般情况，前端模块都是通过夹具安装在车身上，以保证前端模块安装的位置度和稳定性。前端模块夹具不仅需要实现装配功能，也需要满足定位功能。

前端模块在夹具上的定位必须遵循6个自由度的原则。如图1所示，虽然使用两颗销定位X方向，但是由于前端模块零件厚度只有3 mm，前端模块下端X向存在定位不稳定问题，需增加X向的定位块X3、X4以避免旋转，如图2所示。只有在满足3-2-1原则的情况下，才能保证前端模块定位的稳定。

图1 前端模块在夹具定位示意图(改善前)

图2 前端模块在夹具定位示意(改善后)

前端模块夹具在车身上的定位需要从全局出发，夹具的定位尽量避免基准转换，减少尺寸链和公差累积，直接保证尺寸功能。

根据图3并结合表1，运用蒙特卡洛公差分析方法进行尺寸链计算可得，装配公差3σ=±2.1 mm。若前端模块安装夹具和发动机罩安装夹具共用一个定位孔，根据图4和表2，尺寸链计算结果为3σ=±1.2 mm。从尺寸链环和计算结果来看，两套安装夹具共用一个定位孔，减少了2个尺寸链环，避免了车身精度波动带来的影响，优化了外观匹配问题，有利于保证发动机罩与格栅亮条间隙段差的稳定性。

图3 不共用定位孔尺寸链环

变量零件/工艺描述公差/mmA1格栅亮条尺寸边界精度±07A2前端模块尺寸注塑基础公差±07A3前端模块夹具精度装配基础公差±02A4发动机罩安装夹具精度装配基础公差±02A5前端模块夹具定位孔尺寸焊接基础公差±10A6发动机罩安装夹具定位孔尺寸焊接基础公差±10A7发动机罩总成焊接基础公差±07

图4 共用定位孔尺寸链

变量零件/工艺描述公差/mmA1格栅亮条尺寸边界精度±07A2前端模块尺寸注塑基础公差±07A3前端模块夹具精度装配基础公差±02A4发动机罩安装夹具精度装配基础公差±02A5发动机罩总成焊接基础公差±07

前端模块夹具在车身上Y向的定位，采用了Y向自动对中结构，如图5所示，该结构能够吸收车身Y向波动导致的偏差，更加容易保证前端模块安装的一致性。

图5 Y向自动对中结构

前端模块夹具的设计，需要考虑夹具的重心，避免夹具在车身的定位旋转，保证前端模块安装的稳定性。

2 车身安装点精度提升

前端模块通过夹具安装在车身上，白车身上夹具定位点的精度及稳定性决定了前端模块的位置及其周边零件的配合情况。

案例：如图6所示，某车型前端模块Z向定位孔设置在前端板上，前端板焊接在外购零件前纵梁上，经过前机舱、地板总成、白车身焊接，前端模块夹具定位孔偏差累计严重，夹具定位一致性难以保证。

图6 前端板装配关系

目前部分车型通过激光切割的方式提升前端模块Z向定位孔精度。在白车身总成焊接的最后工位，使用激光设备将前端板与白车身搭接型面切割，消除前工序公差累积影响，最后工序焊接前端板，直接保证了前端模块夹具Z向定位孔的精度。该方案需要投入激光设备、机器人和自动线夹具等设备，投资成本较高。

3 前端模块定位方式改善方案

现参考整车装配设计打断尺寸链、减少尺寸链环的设计趋势，探讨一种通过L形支架结构改善前端模块精度的定位方式。如图7所示，为避免前工序的公差累积，增加一个L形支撑支架，该支架与前纵梁通过X向型面搭接，利用Z方向的长圆形安装过孔吸收前工序公差累积，通过焊装装配线夹具固定在白车身上，利用Z向型面直接定位前端模块，避免了前端模块夹具偏差和定位旋转等问题，打断尺寸链环，直接保证前端模块Z向安装功能。当整车前围零件精度超差时，也可以调整装配线夹具的垫片，适配调整L形支架位置，快速应对前围外观配合问题。

图7 L形支架定位示意

L形支架的方案投资成本低，对生产线和车身结构的限制少，前端模块安装稳定性和一致性较好，能够及时解决前围外观配合问题，有效保证生产品质。

4 前端模块夹具调试与检测

前端模块夹具定位机构需要使用垫片可调整，以吸收零件、白车身和夹具公差累积导致的偏差，满足品质培育阶段的适配调整需求。调整垫片规格一般为1、0.5、0.3和0.2 mm。

前端模块夹具适配调整后，需记录调整量，固化现有夹具精度，并进行日常点检和维护。图8为一种前端模块夹具精度检测设备。该设备通过模拟前端模块夹具的定位块和定位销，快速确认夹具精度是否合格，作为夹具异常恢复和检测的基准。当夹具定位销出现异常或需要检测定位销精度时，将夹具放置在设备上，若定位销不能进入设备的检测孔，说明定位销精度出现偏差，需调整垫片恢复定位销精度，若定位销能够顺利进入检测孔说明夹具精度合格。

图8 前端模块夹具精度检测设备

5 结束语

前端模块定位方式需要在设计阶段进行充分考虑，确定合理的定位结构，减少尺寸链环节，也需要在品质培育阶段采用先进的分析技术和测量设备进行综合控制，如力学CAE分析、尺寸链3DCS校核、尺寸偏差大数据实施研究等，以更加有效地保证前围尺寸精度和整车外观商品性。

[1]石振东.尺寸链理论及应用[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1993:165-169.

DiscussiononthePositioningModesofAutomobileFrontEndModule

FEI Wenzheng，ZHU Bin

(Technology Center Department，Guangzhou Automobile Group Motor Co.，Ltd.， Guangzhou Guangdong 511434，China)

The front end module is the basis to ensure the appearance matching of the front of the vehicle, and its positioning accuracy will affect the vehicle’s aesthetic perception. Referencing the design trend of breaking dimension chain and reducing dimension chain loop in vehicle assembly,combining with the practice experience in the process of cultivating vehicle quality,the positioning modes of the front-end module were explored from the points of front-end module positioning, BIW installation point accuracy improvement, front-end module positioning improvement scheme, front-end module fixture installation commissioning and maintenance.

Front end module; Positioning modes; Accuracy improvement

U46

B

1674-1986(2017)11-047-03

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.11.011

2017-07-20

费文铮(1975-)，女，学士，工程师，研究方向为机械类(尺寸工程)。E-mail：feiwz@gacmotor.com。