奇瑞汽车股份有限公司 安徽芜湖
摘要：本文针对汽车四门在整车匹配中长期存在的不稳定问题，结合工艺要求提出了四门工装一体化定位策略，通过对工装方案的设计优化，缩短了装配尺寸链，并解决了上、下铰链同轴度及四门预调量等一系列问题。此工装一体化定位策略可以高效实现分体式铰链的精度装配及稳定性稳定性，也同时具有了很强的可操作性和推广性。
关键词：四门；一体化工装；同轴度；分体式铰链
1 引言
如果说发动机、底盘、车身、电器等四大件是一台汽车的“里子”，那外观匹配就是这台汽车的“面子”，它直接关系着消费者的消费取舍。影响外观匹配的因素很多，如生产工艺、零件质量、质量控制策略、管理水平等，而通过工装方案创新实现装配的稳定性，以达到最优匹配效果无疑是整个行业的共识。
汽车四门铰链是四门总成与车身的连接件之一，当车门关闭时，车门上的承力件为门锁和铰链；打开车门时，车门的重力完全由铰链来承受[1]。因此，四门铰链不仅对性能强度有较高的要求，其装配精度及操作便利性还直接影响了四门匹配质量的好坏和成本、效率的控制。
随着平台化、智能化的推进，生产节拍不断提高，这就要求总装工艺必须实现车身与四门分开布线装配，即车身一条装配主线、四门一条分装线，最终通过铰链实现合拼，这也对四门铰链装配提出了较高要求，一方面工艺上要求拆装容易，另一方面拆装完成后四门的匹配质量可以满足交车标准。
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图1 四门分体式铰链示意图
本文主要结合汽车四门分体式铰链，通过一体化定位策略就如何保证四门拆装容易、精度可控进行了系统化的研究。
2 一体化定位策略的关键控制要素
本文四门分体式铰链是指铰链分为固定页和活动页两部分，其中固定页和车身连接，活动页和门总成连接，活动页和固定页通过销轴配合实现合拼或拆分。影响分体式铰链装配质量的因素很多，比如匹配面轮廓度、孔轴垂直度、公差波动、装配误差等等，这些因素是相互影响的，同时在大批量生产过程中也是动态变化的，所以如果不能科学的对这些影响因素进行管控，往往很难得到最优结果。由此从目标管理的角度出发，一体化定位策略主要取决于两种关键控制要素：
（1）同轴度：同轴度就是指单个门上铰链轴或孔所在轴线与下铰链轴或孔所在线形成的夹角θ，其中设计角度为0度，
从工艺可达性的角度出发，由于分体式铰链主要是基于总装四门分装的工艺需求开发，因此如何保证好拆、好装成为工艺控制最重要的参考目标。通过公差代入进行数据模拟计算，当θ≤0.8°时，可以保证四门分体式铰链100%的拆、装效果。
（2）装配精度：通过分体式铰链固定页或活动页的精度调整，保证拆装轴前后的四门与周边外观匹配的精度满足质量控制要求，例如满足预调量的要求、内间隙要求、间隙平度的要求等。
3 一体化定位策略的工装方案设计
3.1 活动页铰链一体化定位方案设计
活动页铰链通过工装定位与门总成装配完成，如图4所示为活动页铰链与门钣金总成装配完成后的示意图。依据上文关于分体式铰链的关键控制要素分析，活动页铰链装配工装的方案设计应立足于保证活动页铰链上下两个销轴的同轴度和上下两个销轴各自的位置精度。
为保证活动页铰链上下两个销轴的同轴度，工装设计的思路是应该避免上下两个销轴分别通过单独定位系统进行定位，而是应该采取一体化设计，即上下两个销轴通过定位工装的同一套定位机构实现定位。一体化设计的优势是可以将对产品零件（上下两个销轴）的同轴度要求体现到对工装的机加水平质量控制上，即定位工装上定位上下销轴的轴套因为是设计在一体化机构上，所以对定位工装上两个轴套可以提出同轴度要求，一般按照同轴度≤0.3°进行定义。
为保证活动页铰链上下两个销轴的位置精度/同轴度，经过分析，上下两个销轴精度可能存在的损失情况主要有以下几个方面：
（1）上下两个销轴单独定位系统，造成尺寸链较长，精度损失；
（2）销轴的定位机构在轴线方向上的伸缩存在磨损及机构稳定性问题；
（1）定位机构：如图5所示上下两个销轴的定位轴套分别通过连接块连接在同一个连接板上，尺寸链做到最短，上下两个销轴的定位轴套同轴度精度主要取决于工装零部件的机加精度；
（2）滑动机构：滑动机构均选择SLED滑轨机构，其优势（相对于气缸等）主要是耐磨和抗侧切力强。滑动机构包含两个部分，第一部分是销轴轴线方向上的滑动机构，主要目的是保证装配完成后工装脱离销轴，同时SLED滑轨良好的抗侧切力性能可以最大限度抵消因为装配间隙影响造成的受力形变。另一部分是装配方向（装配螺栓打紧方向）的滑动机构，主要目的是保证装配完成后工装脱离钣金总成，方便取件。
（3）定位辅助机构：如图6所示，定位辅助机构主要包括防转机构和压紧机构两部分。因为活动页铰链是单销轴形式，其与轴套配合实际存在活动页铰链旋转情况，造成定位装配失效，防转机构就是在轴销旋转方向增加一个防转机构，一方面防止铰链旋转角度过大影响装配，另一方面方便员工装配时将铰链放置到正确位置。除此之外，为保证活动页铰链与工装定位轴套完全贴合到位，需要增加一个压紧机构，压紧机构采用气缸伸缩。
3.2 固定页铰链一体化定位方案设计
固定页铰链通过工装定位与白车身骨架装配完成，如图7所示为固定页铰链与白车身骨架装配完成后的示意图。依据上文关于分体式铰链的关键控制要素分析，固定页铰链装配至白车身骨架上，除了同活动页铰链一样需要保证单门上下铰链同轴度和位置精度以外，还必须保证前后门铰链相对功能尺寸的精度，从而保证前后门之间的外观匹配质量。
（1）框架系统：框架系统是整个定位工装的本体结构，采用一体化整体设计思路，其主要作用分为两个方面，一是作为固定页铰链定位系统安装基体，保证前后门上下共4个固定页铰链定位机构布置到同一个工装上，降低加工制造误差，从而提升安装定位精度；二是框架系统集成了工装定位系统，保证了整个固定页铰链定位工装有效定位于白车身骨架上，如下图9所示，固定页铰链定位工装自身的工装定位系统的主、辅定位销分别对应白车身骨架的侧围主定位孔和B柱线束孔，4个A基准对应4个铰链安装面。
预调量系统（图示蓝色部分所示）通过旋转轴与框架本体连接，固定页铰链定位机构（零件定位系统）通过SLED导轨/滑块安装在预调量系统上，需要预调时，利用杠杆原理，通过加、减垫片，实现预调量系统的逆时针或顺时针旋转，从而完成铰链的预调。
（3）铰链定位系统：固定页铰链定位系统工装设计思路同活动页铰链定位系统工装设计思路一致，为保证同轴度、铰链位置精度，采用一体化设计方案，如图11所示。具体是单门上下固定页铰链的定位销机构布置在同一个连接板上，连接板通过SLED导轨机构布置在预调量系统上，实际操作时，员工第一步将上下固定页铰链预装至定位销上，然后夹紧操作，铰链定位系统通过伸缩气缸推动沿SLED导轨滑动直至夹紧到位完成定位装配，
4 结束语
本文通过汽车四门一体化定位策略的应用及研究，解决了汽车四门分体式铰链在批量生产过程中的精定位装配问题，提升了四门铰链的装配精度，从而保证了整车四门外观匹配的稳定性。此设计方案具备很强的可操作性和推广性，目前已经运用到了奇瑞瑞虎八系列和星途系列的焊装生产线中，取得了较好的效果。
参考文献：
[1]张世东.浅析汽车前车门结构及要求[J].装备制造技术，2013（7）：117.