張百通，劉春良 （長城汽車股份有限公司，河北省汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，河北保定 071000）

0 引言

隨著汽車由過去的奢侈品發(fā)展為今天的必需品，各大汽車廠為了提高市場占有率，對汽車精細感知方面的要求越來越嚴格。其中汽車各配合部位的間隙面差是影響精細感知的關(guān)鍵因素，也是汽車制造過程中的難題。發(fā)動機罩是汽車的重要外觀件，發(fā)動機罩涉及與翼子板、保險杠和大燈的間隙、面差配合問題，在前部的匹配中占據(jù)重要位置，發(fā)動機罩面積較大，外觀特征復(fù)雜，圓角位置多，輥邊成型調(diào)試周期較長，這些問題都可以通過工藝優(yōu)化進行調(diào)整，而業(yè)界工程師更為關(guān)注的是發(fā)動機罩在烘烤后易發(fā)生變形的問題，主要因為烘烤變形無法在產(chǎn)品開發(fā)前期進行預(yù)測，即使發(fā)現(xiàn)機蓋烘烤變形也很難提出有效的解決方案，下文就發(fā)動機罩烘烤發(fā)生變形的問題解決過程及方法進行詳細闡述。

1 問題簡述

公司新上市車型處于試生產(chǎn)階段，新車型對機蓋造型進行了全新設(shè)計，機蓋作為新開發(fā)件，試生產(chǎn)階段總裝車間反饋發(fā)動機罩與中網(wǎng)間隙大，間隙最大處達到20 mm，超出標準13.5 mm，造成發(fā)動機罩報廢，嚴重影響車型正常SOP（Small-Outline Package，批量生產(chǎn)）。

對比發(fā)動機罩在涂裝烘烤前后的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，涂裝前發(fā)動機罩檢具面差均合格，涂裝烘烤后發(fā)動機罩發(fā)生變形，具體變化形式為：發(fā)動機罩前沿中間拱起，兩邊角左低右高，即發(fā)動機罩前沿發(fā)生了扭曲，導(dǎo)致其與中網(wǎng)間隙不均，如圖1所示。

圖1 發(fā)動機罩變形位置及變形趨勢示意圖Figure 1 Schematic diagram of the hood deformation position and trend

2 原因分析

分析可能影響發(fā)動機罩烘烤變形的因素如下：

（1） 發(fā)動機罩設(shè)計強度不足，導(dǎo)致烘烤過程中產(chǎn)生變形；

（2） 發(fā)動機罩重心Y向偏移-1.8 mm，造成左低右高現(xiàn)象；

（3） 發(fā)動機罩電泳時，采用單點輔具支撐發(fā)動機罩鎖扣位置，無法有效支撐兩邊角部位；

（4） 發(fā)動機罩前沿包邊存在問題。

針對以上因素對發(fā)動機罩烘烤后變形問題進行調(diào)查分析。

2.1 發(fā)動機罩強度

發(fā)動機罩總成在車輛行駛過程中主要承受路面帶來的不同強度的沖擊，本次分析考慮車輛行駛的經(jīng)典路況，對其在顛簸、制動、加速、轉(zhuǎn)向條件下進行強度分析，根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)應(yīng)用HYPERMESH軟件建立有限元模型，焊點采用ABAQUS FASTENER模擬，采用通用有限元求解軟件ABAQUS進行求解。

發(fā)動機罩強度分析結(jié)果：在顛簸、制動、加速、轉(zhuǎn)向條件下發(fā)動機罩總成及各零部件的最大應(yīng)力均小于所用材料的屈服強度，滿足強度要求，發(fā)動機罩設(shè)計強度無問題。同時對發(fā)動機罩剛度和模態(tài)分析進行確認，也均滿足要求。

2.2 發(fā)動機罩重心偏移

針對發(fā)動機罩重心偏移是否對變形有影響，采用CAE（Computer Aided Engineering，計算機輔助設(shè)計）進行分析確認（圖2）。

圖2 發(fā)動機罩CAE分析圖示Figure 2 Engine cover CAE analysis diagram

機罩前角兩側(cè)變形量分別為：左1.876 mm，右1.880 mm。左右變化量差值：0.004 mm，貢獻量：0.2%。即發(fā)動機罩總成Y向重心偏移-1.8 mm對機罩前沿左右變形貢獻量約0.2%，可忽略。綜上，發(fā)動機罩設(shè)計不存在問題。

2.3 發(fā)動機罩單點輔具

為驗證單點輔具是否對變形存在影響，采用無輔具狀態(tài)單獨電泳發(fā)動機罩進行驗證。測量電泳前后的面差數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖3所示。

圖3 發(fā)動機罩前沿涂裝烘烤前后面差（從左至右）Figure 3 The change amount in the front face of hood before and after painting（from left to right）

由圖3可見，無輔具狀態(tài)下發(fā)動機罩前沿面差變化與采用輔具時一致，均為發(fā)動機罩前沿中間拱起，兩邊角左低右高。說明發(fā)動機罩發(fā)生變形與使用輔具狀態(tài)無關(guān)。

2.4 發(fā)動機罩焊裝狀態(tài)

對問題發(fā)動機罩剖解分析發(fā)現(xiàn)：發(fā)動機罩前沿包邊內(nèi)外板包合量為0.5 mm，不滿足設(shè)計標準（5.5～6.3 mm），如圖4所示。

圖4 發(fā)動機罩前沿包邊狀態(tài)及設(shè)計狀態(tài)示意圖Figure 4 Schematic diagram of hood front edge state and design state

在發(fā)動機罩前沿增加2個焊點，將內(nèi)板和外板固定；調(diào)整焊點位置，增強包邊不合格區(qū)域強度。具體方案如圖5所示。

圖5 發(fā)動機罩焊點位置調(diào)整方案Figure 5 Adjustment scheme of hood weld spot position

焊點調(diào)整后發(fā)動機罩涂裝烘烤前后面差數(shù)據(jù)對比見圖6。

圖6 調(diào)整焊點后發(fā)動機罩涂裝烘烤前后面差對比Figure 6 Comparison of the change amount in the front face of the hood after adjusting the solder joint

圖6 結(jié)果表明，發(fā)動機罩前沿增加焊點后，烘烤變形量得到控制；包邊包合量不足是造成發(fā)動機罩前沿烘烤變形的主要原因，需重點應(yīng)對、解決。

3 對策驗證

對完成焊點位置調(diào)整的發(fā)動機罩驗證5臺份，結(jié)果見圖7。

圖7 5臺份發(fā)動機罩涂裝烘烤前后面差變化量趨勢圖Figure 7 Trend chart of change amount in the front face of 5 sets hood before and after painting

分析圖7可知：（1）涂裝烘烤前后發(fā)動機罩面差數(shù)據(jù)均合格；（2）涂裝烘烤前后發(fā)動機罩面差變化量控制在±0.75 mm，中網(wǎng)間隙為±1.5 mm，符合公差范圍。（3）發(fā)動機罩涂裝烘烤前后變形量趨勢左右對稱，一致性良好。（4）總裝裝車驗證滿足發(fā)動機罩與中網(wǎng)間隙標準［（6.5±1.5）mm］要求，整改效果明顯，問題解決。（5）后續(xù)根據(jù)產(chǎn)量需求及生產(chǎn)間隙調(diào)整內(nèi)外板定位，將包合量調(diào)整至合格范圍，驗證烘烤變形量。

參照焊點調(diào)整方案進行驗證發(fā)現(xiàn)：將發(fā)動機罩前沿焊點移至圖8中黑點位置后，此處面差超差問題得到解決，但是前沿面差在焊接完成后發(fā)生較大變化，前沿面差最大上升1.5 mm，驗證方案不可行。

圖8 前部裝配示意圖Figure 8 Front assembly schematic

通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，以圖8中虛線為界限，虛線左邊部位面差經(jīng)烘烤后明顯上升，最大增量為0.7 mm，虛線右邊的變量在±0.3 mm以內(nèi)。針對這種情況，確定整改方案為內(nèi)板焊接夾具前部區(qū)域Z向調(diào)整-2 mm，輥邊夾具左右前燈處Z向調(diào)整+1 mm；經(jīng)驗證通過此方案調(diào)整后，問題部位焊裝面差降低至0.4 mm，烘烤后增量減小為0.3 mm，匹配后發(fā)動機罩與翼子板和組合前燈間隙面差均合格，問題得以解決。

4 結(jié)語

發(fā)動機罩經(jīng)涂裝烘烤后容易發(fā)生變形問題，此類問題屬于綜合問題，涉及沖壓、焊裝、涂裝、總裝各工序。此類問題的解決過程中，需掌握每個工序的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)的一致性和變化量：首先確保沖壓單件合格；再確認焊裝生產(chǎn)過程，焊裝生產(chǎn)過程中會涉及焊接和加緊，應(yīng)測量各工序焊接后的變量及夾具的夾緊狀態(tài)及左右均勻性；涂裝過程確認發(fā)動機罩在前處理、電泳過程中的穩(wěn)定性，盡量保持發(fā)動機罩在自由狀態(tài)；發(fā)動機罩的變形涉及到整個前部的匹配狀態(tài)，需協(xié)調(diào)其他零部件協(xié)同分析整改問題。筆者通過兩個車型發(fā)動機罩變形問題的解決，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機罩的烘烤變量控制在±0.3 mm以內(nèi)是比較理想的。通過以上闡述，希望在解決類似問題時能夠給大家提供合理的思路，快速找到問題原因，并加以解決。