某车型前三角窗漏水问题分析及设计优化

吴家阳　王丽敏

摘 要：文章针对上汽通用五菱汽车股份有限公司某车型前三角窗80S整车淋雨试验时漏水的情况，从前三角窗与侧围实际匹配状态及前三角窗结构设计进行对比分析，查出漏水路径，制定解决方案，总结出在后续新车型开发的过程中需要注意的问题及经验教训。

关键词：前三角窗 丁基胶 漏水

1 引言

前三角窗，是指通过固定结构装配在侧围外板上的固定窗，主要起外观装饰、防尘防水、增加驾驶员侧视野作用。前三角窗一般采用一体注塑成型工艺，由前三角窗玻璃、注塑装饰包边、固定结构等基本部件组成。前三角窗玻璃为钢化玻璃，厚度可选3.2mm或3.5mm，玻璃颜色可根据整车外观及零件成本因素选取白玻或绿玻。注塑装饰包边通常可选PVC或者TPV材料，TPV具有优良的耐老化性、耐寒性、耐热性及可回收性，有逐步取代PVC材料的趋势。固定结构主要为前三角窗提供装配定位及固定，有以下两种结构：卡扣+玻璃膠固定结构、螺钉+丁基胶固定结构。卡扣+玻璃胶固定结构通过3个或3个以上塑料卡扣+玻璃胶的方式为前三角窗提供固定，其中1个卡扣为主定位，其余为辅助定位，卡扣通过一体注塑工艺，与玻璃包边形成一个整体，玻璃胶刷涂在玻璃内表面黑边区域内。螺钉+丁基胶固定结构通过3个或3个以上螺钉+丁基胶的方式为前三角窗提供固定，其中1个螺钉为主定位，其余为辅助定位，螺钉通过一体注塑工艺，与玻璃包边形成一个整体，丁基胶粘贴在包边内侧区域。

公司某车型为了最大程度保证前三角窗可视面积，提高驾驶安全性，在结构设计时选用了螺钉+丁基胶的固定方式。该车型前三角窗在80S整车淋雨试验时暴露漏水问题，漏水点主要集中在前三角窗A柱段两Y向限位凸台之间区域，不仅影响整车一次下线合格率，增加返修工作量，严重时还会引起客户抱怨，导致投诉量增多，影响车型口碑。解决该问题迫在眉睫。

2 漏水原因分析

想要解决该车型漏水问题，就要先锁定漏水途径。漏水攻关团队通过80S淋雨复现问题及故障车拆解分析可知，漏水途径为：前三角窗玻璃包边外唇边与侧围外板存在约1.0mm间隙（设计状态为干涉0.77mm），水流通过该间隙流入侧围与玻璃包边腔体（第一道防水唇边失效），且丁基胶与侧围外板不贴合（设计状态丁基胶与侧围外板干涉3.0mm），水流越过丁基胶与侧围外板密封区域（第二道防水失效），最终滴落在A柱上饰板表面，如图1所示。通过人、机、料、法、环五大要素排查问题的原因，确定了几个因子，下面就从以下几方面的原因进行分析。

2.1 包边外唇边与侧围干涉量偏小

设计上前三角窗包边外唇边与侧围干涉量仅为0.77mm，由于丁基胶自身弹性作用，在螺钉固定时，丁基胶受压缩产生一个与螺钉固定力方向相反的作用力，将整个玻璃Y向往车外顶，外唇边与侧围0.77mm的干涉量不足以吸收玻璃Y向产生的位移量，导致唇边与侧围外板离空，该现象可从TAC检具上不带丁基胶固定与带丁基胶固定两种方式唇边与侧围匹配情况可以看出：当不带丁基胶，上TAC检具打紧螺钉时，唇边与侧围外板贴合紧密，无间隙;但当带上丁基胶后再打紧螺钉时，唇边与侧围外板不贴合，产生0.5mm间隙;由于实际生产时侧围外板型面产生的偏差，该间隙可达1.0mm左右，如图2所示。

2.2 丁基胶与侧围外板不贴合

该车型设计上前三角窗布置有3个螺钉固定点，其中A柱两固定点间距离为546mm，丁基胶直径为6mm的圆柱形，丁基胶粘接面与侧围外板间隙3mm，丁基胶与侧围外板干涉3mm。当该两固定螺钉拧紧时，会施加两个车内方向的拉力F1，因两固定点距离较远，玻璃中段无固定点支撑，玻璃受玻璃胶反作用力F2（方向与F1相反，为车外方向）影响，致使玻璃中间段型面外拱，最终导致丁基胶与侧围外板不贴合，密封失效，如图3所示，这是造成前三角窗漏水的主要原因。

3 问题解决方案

经过以上分析，漏水攻关团队确认了造成前三角窗漏水的原因，为以下两点：一、包边外唇边与侧围干涉量偏小;二、丁基胶与侧围外板不贴合;要解决前三角窗漏水问题，可从以下几方面进行改进：

3.1 增加外唇边干涉量

优化前三角窗包边外唇边形状，外形由柱状改为细长型，便于唇边变形，加大唇边干涉量，由0.77mm改为1.5mm（如图4所示），可有效吸收玻璃Y向位移量，但该措施更改模具改动量较大，分型线位置变化会导致上模、下模都需要更改，周期长且费用高，综合考虑，最终没有实施该方案;

3.2 丁基胶粘接面抬高1mm

既然丁基胶与侧围外板不贴合，导致密封失效为该漏水问题的主要原因，那么我们可以从丁基胶粘接面与侧围外板之间间隙考虑，人为将漏水区域间粘接面与侧围外板间隙由原来的3mm缩小为2mm（即丁基胶粘接面抬高1mm），加大丁基胶与侧围外板间干涉量（由3mm改为4mm），如图5所示，确保丁基胶能与侧围外板贴合，起到密封作用，从根本上解决问题。由于该措施模具更改量较小，仅模具内特定区域进行铣加工，更改费用较少，且周期仅需半个月，最终漏水攻关小组成员一致确认，采取该方案。

3.3 两Y向限位凸台取消

该车型前三角窗在A柱区域包边上设计有两个Y向限位凸台，该凸台与侧围外板零贴设计，目的是为了防止该区域玻璃面塌陷。但在该漏水问题中，两Y向限位凸台阻碍了员工装配按压时玻璃面往车内方向移动的可能性，间接加剧了丁基胶与侧围不贴合的风险，故将两个Y向限位凸台取消，如图6所示，作为辅助措施，确保员工在装配前三角窗时按压有效果，保证丁基胶能与侧围形成有效密封;

通过以上几条措施的实施，有效解决了前三角窗漏水的问题，漏水故障率由最高的10.5%降低到0.25%，提高了一次下线合格率，减少了员工返修的工作量;

4 经验教训及后续新车型结构设计优化方向

通过对该车型前三角窗漏水问题的分析及改进措施，总结出以下经验教训及结构设计优化方向，在后续新开发车型中应加以注意。

一是包边外唇边形状及干涉量设计：包边外唇边形状设计时应为细长形，相比柱形唇边，细长形具有更易变形、应力小等特点，更小的力能更好的使唇边变形，贴合侧围外板，且外唇边干涉量应做到1.5mm，以增加型面偏差时唇边的包容能力;

二是两固定点间距离控制：通过对比同类型结构车型可知，当前三角窗外形为细长三角形，且采用螺钉+丁基胶固定方式时应控制两固定点间距离最大不能超过400mm，如两固定点间距离大于400mm时，应在此距离间增加一固定点，该固定点可以是螺钉，也可以是塑料卡扣，目的是为玻璃面提供必要的拉力，防止玻璃面外拱，避免丁基胶与侧围外板不贴合。