汽車后蓋擾流板可制造性分析

2020-09-06 13:28張崴

汽車實(shí)用技術(shù) 2020年16期

張崴

摘要：文章結(jié)合汽車后蓋擾流板的常用結(jié)構(gòu)，從裝配定位、功能異響、表面質(zhì)量及膠水設(shè)計(jì)四個維度進(jìn)行了分析，以預(yù)防質(zhì)量風(fēng)險為主干，詳細(xì)分析了質(zhì)量影響因素及預(yù)防措施。在新項(xiàng)目開發(fā)階段，通過開展零件的可制造性分析，可有效提高擾流板開發(fā)的質(zhì)量，降低質(zhì)量風(fēng)險及抱怨。最后運(yùn)用魚骨圖歸納了汽車后蓋內(nèi)飾的可制造性分析，為后續(xù)類似產(chǎn)品質(zhì)量分析提供了一些方法和思路。

關(guān)鍵詞：擾流板;可制造性分析;質(zhì)量預(yù)防;魚骨圖

中圖分類號：U466 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）16-239-05

Abstract： Combined with the common structure of the rear spoiler， this paper analyzes the four dimensions of assembly positioning， function abnormal sound， surface quality and glue design， taking the prevention of quality risk as the main body， and analyzes the quality influencing factors and preventive measures in detail. In the new project development stage， through the analysis of manufacturability of parts， the quality of spoiler development can be effectively improved， and the quality risks and complaints can be reduced. Finally， the manufacturability analysis of automobile rear cover interior is summarized by using fishbone diagram， which provides some methods and ideas for the follow-up similar product quality analysis.

Keywords： Spoiler; Manufacturability analysis; Quality prevention; Fish bone diagram

CLC NO.： U466 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）16-239-05

前言

汽車擾流板是指安裝在轎車后箱蓋上的類似倒裝的飛機(jī)尾翼的部件。有的汽車上裝有前擾流板，俗稱氣壩，有的汽車上側(cè)部裝有側(cè)裙，也是擾流板的一種，有的汽車裝配有后擾流板，它也被稱為“汽車尾翼”。一方面，它使轎車外形增添了動感;另一方面，它更重要的作用是有效地減少了車輛在高速行駛時產(chǎn)生的空氣阻力，既節(jié)省了燃料，同時也提高了車輛行駛的穩(wěn)定性。

后蓋擾流板，不僅作為裝飾零件，同時也作為一種功能件，應(yīng)用在特定的車型上。相比較其他汽車外飾零件，擾流板具有自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也有屬于該零件的產(chǎn)品開發(fā)流程，來指導(dǎo)擾流板的開發(fā)。通過開展可制造性分析，可以提高擾流板開發(fā)的質(zhì)量，降低質(zhì)量風(fēng)險及抱怨。

后蓋擾流板也是汽車后部造型中重要的組成部分，它與后保險杠、尾燈一起構(gòu)成了整個汽車的后部造型。為了美觀起見，后擾流板一般都采用黑色高光油漆或車身同色油漆。

1 擾流板定位結(jié)構(gòu)

1.1 擾流板和后蓋的定位

擾流板的定位，遵循六點(diǎn)定位原則，采用321原則（即3個Z向/2個X向/1個Y向）來定位擾流板在車身鈑金上的位置。如下圖所示：

Fz：選取3個螺柱的平面作為Z向定位面，作為擾流板的Z向定位;

Hx：選取分布在左右兩端的2個定位柱，作為擾流板的X向定位;

Hy：選取Y0位置的1個定位柱，作為擾流板的Y向定位。

其中，作為Z向定位的3個定位面在Z面上需要錯開布置，避免3個定位點(diǎn)在一條直線上，否則易造成擾流板Z平面上的翻轉(zhuǎn)，造成尺寸超差。

由于擾流板產(chǎn)品的尺寸相對是比較大，Y方向上1200mm以上，X向在300mm左右，尺寸波動相對較大，且擾流板一般是塑料件，存在一定的塑性變形。六點(diǎn)定位原則可以保證擾流板固定在后蓋鈑金上，但是對于局部尺寸的變化難以有效控制;同時，擾流板裝配到后蓋上，需要從反面進(jìn)行打螺栓緊固，在進(jìn)行螺栓緊固前需要進(jìn)行預(yù)裝配、緊固，為此，在擾流板上需要設(shè)置一些輔助定位的結(jié)構(gòu)，如下圖示的fz：

除了6個的X/Y/Z的主定位，增加了4個輔助定位：RPS_101_fz、RPS_102_fz、RPS_103_fz、RPS_104_fz。

1.2 擾流板附件的安裝和定位

擾流板的附件，主要是指裝配在擾流板內(nèi)板或者擾流板外板上的附屬零件，如高位剎車燈、清洗噴嘴等。常見的安裝方式有：卡接、螺接。

高位剎車燈的裝配方式一般有兩種，金屬夾卡接和螺釘連接，其中金屬夾卡接為最新車型擾流板高位剎車燈緊固的一種趨勢，而螺釘連接為一種常規(guī)的連接方式，普遍被各主機(jī)廠選用。

金屬夾卡接是一種利用金屬夾的高彈性變形，和被緊固件之間過盈緊固的一種連接方式，其結(jié)構(gòu)簡單，拆卸方便的優(yōu)點(diǎn)。金屬夾卡接通過緊固件的變形和反彈來實(shí)現(xiàn)安裝，太小的變形量容易造成安裝不牢固;而太大的變形量又容易導(dǎo)致安裝困難甚至無法安裝，其次，由于金屬夾的固有特性，在Y方向上往往有一定的裝配間隙。如下圖示：

螺接是一種可拆的固定連接，它具有結(jié)構(gòu)簡單、連接可靠、裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)，但是由于擾流板產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，高位剎車燈在螺釘緊固時，往往緊固連接點(diǎn)很深，距離外觀面相對較遠(yuǎn)，存在一定盲裝狀態(tài)，對于如下圖示，在裝配緊固方向上，存在72mm的盲裝區(qū)域。

2 擾流板的異響分析

擾流板固定在整車的后尾上部，匹配的零件有車身鈑金、后尾門、后尾翼、后玻璃等零件，由于受氣流的影響，以及在行車過程中的振動，由于松動、擠壓等原因，引起擾流板的異響。

2.1 擾流板內(nèi)板和外板之間觸碰異響

擾流板內(nèi)板和擾流板外板一般通過膠水粘接在一起，一般來說，強(qiáng)度是有保證的，但是在兩側(cè)邊緣和高位剎車燈匹配區(qū)域，由于結(jié)構(gòu)所限，難以進(jìn)行膠水的粘結(jié)，導(dǎo)致內(nèi)板和外板之間存在一定間隙，如下圖示，內(nèi)板和外板之間存在1mm間隙，在行車過程中運(yùn)動時，會引起異響。

解決方案：

（1）增加毛氈等緩沖件;

（2）調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，避免零件之間存在虛空的區(qū)域。

2.2 擾流板支架和外板摩擦異響

擾流板內(nèi)板和擾流板外板一般通過膠水粘接在一起，為了保證擾流板內(nèi)板和擾流板外板之間的膠水厚度，在擾流板內(nèi)板上會設(shè)計(jì)有1mm的限位筋或者限位凸臺，限位筋或者限位凸臺和擾流板外板之間是0貼。由于機(jī)加工誤差、以及裝配胎膜等定位支撐的誤差，導(dǎo)致局部限位筋或者限位凸臺和擾流板外板是0貼或者是干涉，在運(yùn)動時受擠壓，產(chǎn)生異響。

解決方案：

（1）增加毛氈等緩沖件;

（2）調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，大平面上做避讓，避免兩個零件直接接觸。

2.3 高位剎車燈和擾流板內(nèi)板摩擦異響

高位剎車燈裝配到擾流板內(nèi)板上，都是擾流板內(nèi)板上設(shè)置Z向限位，且一般為單向限位，另外由于零件加工的誤差，在緊固面或者定位面上，往往存在一定的間隙，在運(yùn)動時產(chǎn)生異響。

2.4 高位剎車燈為簧片螺母運(yùn)動時異響

簧片螺母會存在間隙，易產(chǎn)生異響。

解決方案：

（1）高位剎車燈的固定改為螺釘緊固;

（2）在高位剎車燈和支架上設(shè)置足夠的Y向限位筋;

（3）X向的緊固根據(jù)實(shí)際裝車狀態(tài)進(jìn)行實(shí)配。

2.5 側(cè)尾翼和擾流板之間摩擦異響

為滿足擾流板總成的可拆卸性要求，側(cè)尾翼和擾流板總成之間往往沒有緊固點(diǎn)，靠自身的結(jié)構(gòu)和車身定位，而和擾流板之間僅有定位筋，運(yùn)動時，摩擦擠壓，產(chǎn)生異響。

解決方案：

（1）匹配區(qū)域增加密封條等緩沖部件;

（2）裝配間隙定義在2mm以上。

3 擾流板的表面質(zhì)量分析

擾流板的表面質(zhì)量主要涉及注塑工藝、噴涂工藝、Bonding粘結(jié)工藝、裝配工藝。各工藝階段產(chǎn)生的缺陷分別有：

注塑工藝缺陷：缺料、縮癟、冷料、流動痕、氣泡、飛邊、頂塊印、磕碰傷、壓力線、熔接線、料花、澆口過切、澆口殘留、變形等;

噴涂工藝缺陷：劃傷、油漆剝落、砂紙痕/打磨紋、油漆顆粒、涂層雜質(zhì)、油漆污染、氣泡、油漆流掛/肥邊、桔皮、漆薄、漆霧/暗淡斑點(diǎn)、色差、遮蓋棱邊、發(fā)花、水跡、鼓包等;

Bonding粘結(jié)缺陷：脫膠、膠印、漏膠等;

裝配工藝缺陷：碰傷、鼓包，螺釘區(qū)域凹坑。

3.1 結(jié)構(gòu)縮印分析

擾流板總成通過卡扣、螺釘和后蓋緊固，這樣在擾流板上需要長一些加強(qiáng)筋、doghouse結(jié)構(gòu)筋，以及定位筋，這些筋位的結(jié)構(gòu)，會引起產(chǎn)品表面的縮印風(fēng)險。

以下為幾種常見的結(jié)構(gòu)縮印案例：

3.1.1 翻邊壁厚太厚

上圖示產(chǎn)品主壁厚3.4mm，翻邊壁厚3.2mm，在紅色圈區(qū)域存在縮印。

解決方案：

（1）翻邊壁厚減薄，按照翻邊：主壁厚=1：3的原則設(shè)計(jì)翻邊的壁厚;

（2）加大翻邊結(jié)合處（上圖示紅色區(qū)域）的R角在R1.5mm以上。

3.1.2 壁厚不均

產(chǎn)品局部壁厚突變，造成表面縮印。

解決方案：

（1）壁厚做到均勻;

（2）突變區(qū)域的結(jié)構(gòu)壁厚按照0.1mm：10mm的原則進(jìn)行平滑過渡，

3.1.3 doghouse結(jié)構(gòu)

Doghouse 結(jié)構(gòu)引起擾流板上板縮印或者表面印痕。

解決方案：

（1）doghouse連接區(qū)域壁厚和主壁厚需要滿足1：3原則;

（2）后續(xù)模具設(shè)計(jì)滑塊時，重點(diǎn)評估滑塊的支撐和壓緊結(jié)構(gòu)，保證支撐穩(wěn)定有效。

3.2 分型線設(shè)計(jì)

對于產(chǎn)品的分型線，往往會存在劃手，或者噴涂后黑線的缺陷，引起客戶的抱怨，所以對于主機(jī)廠，是不希望有這條分型線的存在。而由于受到機(jī)加工的水平，以及模具研配水平所限，在分型面區(qū)域，無法保證分型面完全平順，所以分型線不可避免。客戶的外觀質(zhì)量要求和模具加工水平這二者的矛盾難以調(diào)和，往往針對擾流板分型線的認(rèn)可，要求分型線必須打磨平順，噴涂后無黑線。而擾流板外板的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)時，分型線會有0mm～0.2mm的臺階，以保證模具匹配時的分型面狀態(tài)一致性。

在進(jìn)行分型線設(shè)計(jì)時，需要確保：

（1）分型線位置需要設(shè)置一定的臺階，以便模具的研配，臺階的高度不超過0.2mm;

（2）落水槽區(qū)域的分型線要做平順，避免異形。

4 膠水的選擇及路徑設(shè)計(jì)

膠水主要是用于擾流板外板和擾流板內(nèi)板之間的連接緊固。膠水的選擇，不但影響擾流板外板和擾流板內(nèi)板之間的粘結(jié)性能，還會對擾流板外板的外觀產(chǎn)生一定影響。所以在擾流板項(xiàng)目開發(fā)前期，對于膠水的選擇，外觀和功能的驗(yàn)證是一項(xiàng)必做的工作。

膠水選擇的總原則是滿足標(biāo)準(zhǔn)要求和產(chǎn)品功能要求的前提下，綜合考慮固化時間、所粘結(jié)的零件基材特點(diǎn)、膠水的成本及環(huán)保特性等。不同類型的膠水特點(diǎn)為：

擾流板外板和內(nèi)板的連接和定位，是依靠膠水粘接來完成的，不增加額外的輔助支撐、卡接或者螺釘連接件。膠路的布置對于擾流板內(nèi)外板的粘結(jié)強(qiáng)度會有直接影響，同時也會影響到總成的尺寸，進(jìn)而造成和周邊零件的尺寸匹配超差，膠路的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

一般膠路的設(shè)計(jì)遵循以下原則：

（1）粘結(jié)的2個零件周邊一圈需要設(shè)計(jì)膠路;

（2）緊固件周圍需要設(shè)計(jì)膠路;

（3）左右兩側(cè)面，需要單獨(dú)設(shè)計(jì)膠路;

（4）在X向超過150mm距離以上時，需要考慮在產(chǎn)品的X向中間段設(shè)計(jì)膠路。

（5）在結(jié)構(gòu)突變區(qū)域，也需要考慮設(shè)計(jì)膠路

（6）不同位置膠路的寬度允許有差異。

5 結(jié)論

本文從擾流板的定位結(jié)構(gòu)、擾流板的異響分析、表面質(zhì)量分析、膠水的選擇和路徑分析等幾方面研究了對質(zhì)量的影響。

由此可匯總出后蓋擾流板分析的魚骨圖。

在項(xiàng)目開發(fā)階段，可按照該魚骨圖關(guān)系，開展對后蓋擾流板的可制造性分析，從而更好的指導(dǎo)和優(yōu)化零件設(shè)計(jì)，降低零件實(shí)物質(zhì)量的抱怨風(fēng)險。

參考文獻(xiàn)