高效的车门姿态控制方法

孙伟龙

神龙汽车有限公司技术中心 湖北省武汉市 430056

1 引言

随着汽车行业迅猛的发展以及人们生活品质的不断提高，消费者对于汽车产品的需求日益提升，除了安全、可靠，消费者越来越关注汽车的外观和操作愉悦性。车门是车身侧部最为主要的组成部分，其精细程度以及操作的愉悦性给消费者对于产品最直接的感受，影响消费者的购买欲望，因此主机厂对于车门姿态的控制尤为重视，其直接影响车门的间隙面差、开闭噪音以及操作手感。车门的工艺过程复杂、尺寸链长，大多数主机厂对于车门姿态的控制还离不开人工返修的环节，本文介绍的车门姿态控制方法无需人工返修，提高了生产效率，同时更好地保证了消费者对车门的需求。

2 车门姿态的影响因素

从最直观的角度，车门的定位出发，将车门姿态的影响因素分解到车身坐标系的三个方向，即X、Y、Z三个坐标轴。其中，车门姿态X向依靠孔和面定位，Y向在孔和面定位的基础上，因车门关闭状态密封反力的作用，还需要考虑车门Y向顶起量。这些主要通过对冲压件、密封条以及工装夹具符合性的控制得以保证，在现有的成熟工艺下，比较容易控制。而车门的Z向，在孔定位的基础上，要实现门锁与锁扣的配合，由于车门及其附件的重力作用，车门不可避免会出现形变，即车门下沉，容易导致门锁与锁扣的啮合不对中，在开闭车门时两者干涉，产生车门开启抖动、关闭困难、开闭异响等缺陷。综上所述，车门下沉是控制车门姿态的重难点，以下就从车门下沉的控制方法出发阐述一种高效的车门姿态控制方法。本文只针对最常见的旋转式车门。

3 常见的车门下沉控制方法

车门的装配工艺决定了车门下沉的控制方法，而车门的装配工艺取决于铰链的结构。为了实现车门的开闭，旋转式车门铰链都会包含固定于车身的固定页板和固定于车门的活动页板，对于绝大多数主机厂，其固定页板与活动页板都是不可拆卸的。因此装配工艺为铰链与车身先装，车门总成再与车身装配或铰链与车门先装，然后再整体与车身装配。[1]无论采用以上哪种方法，车门装配过程的定位都只在铰链上，通常采用台阶螺栓定位，公差较大（±0.5mm），另对于门锁S点的下沉量因尺寸链太长，且没有专门的监控措施，往往散差较大，难以只通过工装保证。因此为了保证车门下沉后的门锁与锁扣正常啮合，需要锁扣去匹配门锁的位置，这项工作需要整车下线时通过人工来完成。锁扣会优先被预拧紧，在整车下线后，操作工通过开关门的手感感受车门门锁与锁扣是否出现干涉，然后松开锁扣螺栓，对应向上或向下调整锁扣位置，直至开关门过程门锁与锁扣不再干涉。根据经验，这个过程通常需要2个操作工完成，分别负责每辆车的一侧，一般需要40s/v。然而，为了保证总装下线时，锁扣的调整量不会太大以至于出现不可接受的间隙面差缺陷，焊装车门通常还会安排2名操作工对白车身的车门下沉量进行返修，其返修方法是敲击铰链，一般需要25s/v。

综上，这种车门下沉的控制方法，仅通过铰链的初步定位，大致给出车门的姿态，对于门锁的位置没有精确的保证，因此，需要后续锁扣去适配门锁的位置，通常需要4名操作工返修操作，增加了操作工的劳动强度，也极为依赖操作工的技能，对于流水线而言，效率低下，一致性不好。

4 高效的车门下沉控制方法

4.1 铰链与锁扣的结构简介

对于此种车门下沉控制方法，其最关键的因素在于铰链的结构。如图1所示，铰链的交付状态，活动页板与固定页板由衬套及临时轴联接，区别于其它结构的铰链，此种铰链的固定页板与活动页板在临时轴拔出后是可以分离的，同时，铰链的两个定位销分别布置在下铰链的固定页板与活动页板。这些因素是此种车门下沉控制方法的关键。

图1 铰链结构

与铰链结构相对应的，锁扣的结构也完全不同。如下图2，锁扣的定位方式由之前所述的通过螺栓拧紧定位（无定位销），变化为定位销定位，意味着锁扣将不能调整。

图2 锁扣结构

4.2 车门的装配工艺

第一步，将铰链通过样架装配于车门；第二步，将车门与铰链总成通过假锁扣与工装装配于车身；第三步，拆卸铰链临时轴，活动页板随车门进行部件分装，固定页板随车身进行部件分装；第四步，合装车门，插入铰链最终轴。如图3，与常见的车门装配工艺不同，此种方法在焊装装配车门时就通过假锁扣的定位精确地确认了门锁的位置（对应图3中定位Y2、Z2），给车门预留了一定的可以调整的上旋量，即车门及附件重力带来的下沉量，同时，因为车门分装至重新合装的过程，固定页板与活动页板的位置均没有发生变化，几乎可以认为，重新插入铰链轴销后，车门的定位没有变化，仅车门下沉量这一个变化因素，所以在上旋量与下沉量相匹配的情况下，门锁与锁扣的啮合通过车门的下沉自动保证，则无需后续的返修来实现。

图3 车门定位

4.3 车门下沉调试方法

那么，如何来匹配车门的上旋量与下沉量呢？一方面，如图4，前期需要进行CAE计算，以便从设计上保证此种工艺的可行性，包括车门铰链CAE计算以确认铰链刚性符合设计要求，以及白车身CAE计算，以便确认白车身系统刚性符合设计标准。以上的计算结果用于优化铰链的结构、材料、车门铰链加强板的结构、材料等，直至理论下沉量符合设计要求，以便确保工业化过程车门下沉的可控性。

图4 CAE计算

在定义得以保证的基础上，另一方面需要通过线外阶段的跟踪来确认实际的下沉量，即包括装配锁扣上旋量，其轴销用于打紧铰链时车门的定位，与车门门锁处的U型槽间隙0.1mm，以及检测锁扣的上旋量，其轴销用于白车身出焊装时，车门下沉量的检测，与车门门锁处的U型槽间隙1.5mm。以上两个上旋量的值通过在车门上划线测量获得。通过跟踪，寻找到车门操作最佳状态的车门门锁与锁扣的干涉量（通常公差为±0.75，并且中值不是0）以及车门整个过程的下沉量，就得到了装配锁扣和检测锁扣的上旋量。通常下沉量越大，现生产阶段的散差就越大，理想状态将下沉量控制在2.5±0.75mm。这样，现生产阶段只要做好相应的监控，整车下线状态车门的下沉量便得以保证。

5 结语

（1）区别与常见的车门姿态控制方法，本文详述的方法以工装的定位及后期的监控取代了人工的返修，优化人员4名，提高了生产效率与产品的一致性，符合流水作业。

（2）同时这种方案在现生产阶段具有一定的灵活性，在复杂的工艺过程中，如果某个环节出现问题，通过调整工装可以快速的重新匹配，保证高生产节拍下，产品的质量和客户的需求。