四重定位系统车门总成检具的研究及应用

陈世涛，王海玲，李 辉，崔礼春

（安徽江淮汽车集团股份有限公司 技术中心，安徽 合肥 230601）

汽车白车身精度是工艺水平的重要指标，高精度的白车身不仅可以改善总装零部件的装配质量，同时也能提升车身外观间隙品质[1]。

门盖系统在整车中的地位十分重要，很多主机厂多调用大量的人力物力来提升门盖质量，门盖匹配的好坏直接影响整车的风噪、四门闭合力及密封效果。此外，玻璃升降困难、四门下垂严重、四门密封不良及闭合力过大一直为门盖系统的三大难点，严重影响了门盖性能。因此，在产品制造过程中，采用何种工艺和检测定位方案对尺寸的积累、公差的满足相当重要。

目前在整车开发过程中，冲压件单件、包边总成仍主要采用检具进行检测、调试、整改、验收，以确认冲压件精度是否合格、满足装车要求，鉴于此，检具的结构和功能是否可实现对汽车零部件准确、直观快速、有效的检测尤为重要[2-3]。

1 车门包边总成检具应用现状

目前，大多数车门包边总成检具通常以内板的定位孔和支撑面为基准来实现其检测功能，具体为：根据零件在车身上的空间立体摆放，选取内板上距离相对较远的两个孔作为定位孔，约束空间坐标系X向和Z向，然后以内板上几个相对平坦的面，作为支撑定位面，使用压块或夹钳约束空间坐标系Y向。定位后，通过检具上相应的检测块等功能附件完成检测，使用该种车门总成检具检测仍存在一定问题：

（1）对车门包边总成件进行检测是以内板上的2个定位孔为定位基准进行检测，而实际装车过程中，车门包边总成件与车身通过铰链安装连接，装车后的检测基准事实上已转化为铰链孔及铰链安装面，两种不同基准下得到的检测数据对比分析，有效性降低[4]。

（2）由于内板止口公差，内板止口与外板包边间隙的存在，包边加工时不可避免的会出现内外板相对位置发生偏差，进而导致包边后的外板轮廓相对内板也发生偏差。基于此类内板止口及间隙偏差的存在会出现以下情况：常规的以内板为基准定位时，检测的包边总成轮廓不合格，而装车后由于基准变化，检测结果却是合格的，或者相反，检测的包边总成轮廓合格，而装车后由于基准变化，检测结果却是合格，也即现有常规的车门包边总成检具的检测结果缺乏准确性和有效性，无法作为判断依据有效指导包边件的精度整改，若不详细分析甚至会造成误判、误整改等不必要的问题。

（3）四门窗框的整体精度为车窗玻璃平稳升降的重要影响因素，且窗框位于整体上端，采用现有常规总成检具内板定位的方式，当车门下方的定位出现微小偏差，上方的窗框精度偏差会数倍放大，同样会导致窗框精度测量结果实际有效性较低。

2 四重基准定位系统设计

检具作为控制工序间产品质量的主要检测手段，如何实现精准、高效使用功能也就显得非常重要，而冲压件在检具中的定位方式对其检测结果的正确性与稳定性又起着决定性的作用[5-6]。

基于单个零件、包边总成零件、整车装配的搭接关系，并针对基准变化造成的精度检测缺乏有效性问题，我公司某新车型开发过程中采用一种四重定位基准系统复合的车门包边总成检具，该总成检具可实现四种定位基准下的总成周圈型面、轮廓、锁孔、窗框等关键要素的精度检测[7]。与普通总成检具相比，该多功能总成检具主要区别为：

（1）设置提拉式切换装置，对车门总成Y向的正向进行约束，实现以车门内板上主/副定位孔、内板支撑为基准的内板定位系统，进行包边总成检测；同时设置与提拉切换装置对应的夹钳，可实现未包边前内板销总成结构的精度检测，将检测分析工作进一步细化，更便于精度偏差分析过程中问题查找及确认。

（2）增加了可选择的以外板为基准的定位系统，以此基准可独立检测，检测功能不受影响；该种检测方式主要以周圈设置的顶丝、压板及限位检测块为基准进行包边总成件的检测。

（3）增加了以窗框零件上的孔为主/副定位孔、窗框周边设置的部分压板压紧定位为基准的窗框定位系统。

（4）增加了可选择的以车门铰链为基准的定位系统，该定位系统可独立检测，检测功能不受影响；该方式主要以铰链处的定位销、车门下方的限位检测块及铰链相对一侧的压板压紧定位为基准的铰链定位系统，进行包边总成件的精度检测。

以上四种定位系统在同一副总成检具上实现，每套定位系统都是可拆装、工作与不工作两种状态可切换，此外，四种定位系统相互独立且可灵活转换、检测功能不受影响。因此，在车身精度提升过程中，不同定位系统下的精度检测结果可以相互对比、验证，综合分析，进行精度影响因素问题点的识别和工装整改，为调试整改提供真实、明确的工作方向，实现人力、物力、财力投入降低，调试周期缩短。

3 检具结构设计及应用

以我公司新车型开发过程中的车门包边总成检具为例，如图1所示，该包边总成检具主要包括：外板基准定位系统、内板基准定位系统、窗框基准定位系统、铰链基准定位系统、底座、面差与轮廓检测块组件及窗框检测卡板。其中，外板基准定位系统、内板基准定位系统、窗框基座定位系统、铰链基准定位系统、面差与轮廓检测块组件、窗框检测卡板均固定安装在底座上；面差与轮廓检测块组件依照车门轮廓设置安装在周圈；外板基准定位系统组件均匀布置在车门下方及靠近B柱的一侧，与面差与轮廓检测块组件互不干涉的交错布置；如图8所示，铰链基准定位系统中的锁紧定位销分布在与包边总成中铰链孔相对应的位置，同时使用车门下方外板定位基座组件上的限位检测块及与铰链相对位置一侧的调节螺杆进行支撑限位[8-9]。

图1 多功能车门包边总成检具结构图

3.1 外板基准定位系统

如图2所示，外板基准定位系统主要由如图2、图3中所示的定位组件及压板配合实现，定位组件分别布置在车门下方一侧及相邻靠近B柱的一侧，而压板均匀布置在轮廓周圈，其中压板与顶丝配合使用实现车身Y轴方向的限位，定位组件主要进行相应位置轮廓边缘切向方向上（XZ平面）的限位。

如图3所示，具体实现过程如下：首先将所有顶丝、压块、侧向顶丝和内板定位销组件调整到非工作做状态，将总成制件放入，随后调节侧向顶丝，通过限位检测块进行包边总成轮廓位置在车身坐标系XZ平面内的调整及定位；最后，压紧所有压块并利用顶丝使包边总成件与压块下表面充分接触实现车身Y轴方向上的限位，并使用检测工具检测并记录检测数据。

图2 外板基准定位系统

除了常规精度检测外，该外板基准定位系统还可实现无需测量情况下周圈轮廓精度是否合格的快速判断。如图3所示，外板基准定位系统中的限位检测块在导滑槽中导滑导向运动，限位检测块上设置有基准线且导滑槽侧壁上加工有基准刻度及基准定位孔，在实际检测过程中，可以调整限位检测块使之抵在总成零件边缘轮廓上，然后通过基准刻度偏差数值进行判断偏差；或者将限位检测块刻度基准线调整至与导滑槽上的基准零刻度对齐，然后通过测量限位检测块与总成零件轮廓之间的间隙判断轮廓偏差，该种组件装置及测量方式的应用可实现包边总成精度的初步快速判断。

3.2 内板基准定位系统

图3 外板基准定位组件

如图4所示，内板基准定位系统主要包括内板定位销组件、提拉式切换装置组件、夹钳。以内板作为定位基准进行包边总成的检测，结合图5、图6，其具体操作过程如下：首先将其它定位系统的工作部件均调整到非工作做状态，内板定位销组件、提拉式切换装置调节至工作状态，将制件放入检具内，以内板定位销进行车门内板的定位，以提拉式切换装组件上的S面基准块为基准面进行基准定位。为了提高操作安全性，可将周圈个别压块进行单方向限位，防止零件掉落。待零件平稳固定后进行总成面差、止口的精度检测。

图4 内板基准定位系统

如图5a、5b所示，内板基准定位销组件结构主要包括：定位销1、安装板2、转换手柄3，其中安装板具有倒“L”型卡槽，转换手柄穿过倒“L”型卡槽与定位销固定联接，定位销主体为圆柱形，与安装板通过可转动、可上下移动的滑动配合安装。如图5a所示，当转换手柄放置于倒“L”卡槽底部时，定位销下移沉至底部，处于非工作状态；当转换手柄位于倒“L”卡槽的平台部上部左端时，定位销上移处于工作状态，即图5b所示状态，可以对车门内板上的定位孔进行定位。

如图6a、6b所示，提拉式切换装置的结构主要包括：S面基准块1、安装基座2、拉环3、弹簧4、垫片5、螺栓6，该提拉式切换装置作为一个整体安装在冲压检具本体上。其具体装配关系及作用如下：S面基准块1顶部为基准面，内板基准定位系统工作时，与车门内接触起到基准面支撑作用；中部带有法兰结构，用于工作状态和非工作状态切换；下部为光滑圆杆13，起到导向作用，且光滑圆杆底部带有螺纹底孔。安装基座2通过螺钉固定安装在检具本体上，安装基座2中间带有两个平行凸起的台阶，且两个台阶之间形成的方形槽中间有圆形过孔。S面基准块1依次穿过安装基座2上的圆形过孔、弹簧4，螺栓6穿过垫片5通过螺纹配合安装在S面基准块1上。

图5 内板定位销组件工作状态转换图

工作状态时，S面基准块1为拉起状态，中部法兰支撑在安装基座的台阶上，此时弹簧3处于压缩状态。工作时将板件放在检具上，S面基准块1上的基准面与板件接触，起到检测支撑作用。工作状态切换时，将拉环3提起并旋转90度，S面基准块1下沉至方形槽内，如图6b所示，进入非工作状态。

图6 提拉式切换装置组件工作状态转换图

通过该种提拉式切换装置的应用，可实现多功能总成检具不同定位系统状态下避免过定位，同时也可有效避让干涉。此外，当进行精度校正或数据变更整改时，可通过在安装基座下增加垫片或加工安装面实现，操作简单方便。

3.3 窗框基准定位系统

车门窗框冲压件多为辊压件，匹配安装车窗玻璃，焊接后总成成体精度要求较高，否则容易导致玻璃升降不稳、异响，玻璃升降机易损毁，使用寿命短，因此，为提高窗框部分及整体精度，在车门包边总成检具中增加窗框基准定位系统的检测方式。

如图7所示，窗框基准定位系统主要包括窗框定位销及窗框压板，生产检测过程中首先使其它定位系统工作机构置于非工作状态，将总成制件放置在在检具上并通过窗框定位销对窗框冲压件上的孔定位实现总成的孔定位，然后通过窗框压板对窗框部分位置进行夹持压紧，周圈可适当使用压块非夹紧限位，提高操作安全性，定位完成后即可进行窗框基准定位系统下的总成精度检测。

图7 窗框基准定位系统

3.4 铰链基准定位系统

汽车车门总成主要通过铰链安装于车身，在整车精度评测中，车门总成精度将以铰链为连接载体实现精度公差及尺寸工程相关数据指标的转移。因此，铰链基准系统下的车门总成精度检测亦十分必要。

如图8所示，铰链基准定位系统主要包括压块、限位检测块、锁紧定位销、调节螺栓，其中，锁紧定位销模拟车身安装紧固螺栓，将车门总成固定在检具上实现车门闭合状态下的精度检测；为防止重力过大下沉，使用外板基准系统中的限位检测块对车门地板轮廓进行抵接限位。此外，在靠近B柱一侧设置有调节螺杆，对车门内板进行适应性支撑，同时配合一个压板进行非压紧性限位防止车门开合外张，保证精度检测稳定性的同时提高操作安全性。实际检测过程中，通过铰链锁紧定位销有效连接，并使用其它部件辅助定位后，即可实现整车装配状态下的车门总成精度检测。

图8 铰链基准定位系统

在实际生产调试验证过程中，通过不同的定位基准对汽车车门包边总成进行检测，会得到四组不同状态下的检测数据，可结合包边总成在装车过程中的实际质量状态进行判断，从中选取更直观、有效的一组检测数据作为精度提升整改的依据[10]。

该四重基准定位系统复合的多功能车门包边总成检具可实现不同定位基准下的精度检测，从而建立不同条件下单件、包边总成及整车装配之间的关系，为冲压件调试整改、问题点识别提供有效的指导依据。检具实物如图9所示，已在实际生产中有效应用并有效指导车门系统精度提升。

图9 检具实物图

4 结束语

检具作为冲压件的检测工具，其检测结果的真实性和有效性将直接影响整车精度，本文所述的四重基准定位系统的多功能车门包边总成检具可实现不同定位基准下的精度检测，从不同角度反应零件的精度状况，为质量问题分析及不合格原因的确认提供了有效的参考依据，避免调试过程误判误整改，有利于提高整改效率，为整车精度快速提升提供保障。