鐘廣亮，趙海英

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儀表板橫梁總成定位優(yōu)化

鐘廣亮，趙海英

（北京汽車研究總院有限公司，北京 101300）

本實用新型所涉及的這種儀表板橫梁總成定位結(jié)構(gòu)為優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)，該定位結(jié)構(gòu)合理有效，應(yīng)用前景廣泛，通過定位孔與定位銷位置的設(shè)定改善定位精度。本定位結(jié)構(gòu)在一面兩銷的基本機械定位原理的基礎(chǔ)上，優(yōu)化定位孔與定位銷關(guān)系，消除因定位孔尺寸偏差、零件裝配不到位等因素產(chǎn)生裝配誤差，避免因重力產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)和向下的定向系統(tǒng)裝配誤差和裝配困難等問題。從而提高裝配效率，提高裝配精度，減少試裝問題分析因素。

尺寸；重力；定位銷

前言

產(chǎn)品在制造時與理論數(shù)值都存在一定的偏差，傳統(tǒng)的定位理論在實際應(yīng)用時定位系統(tǒng)本身也難以消除制造偏差帶來的影響。在工業(yè)應(yīng)用中以最為基本和常見的“一面兩銷定位”為例，定位銷為了順利插入定位孔，通常定位銷與定位孔設(shè)計成間隙配合。有間隙就會有偏差，如何減小或是消除這種“天生”的安裝偏差，以消除因其產(chǎn)生的不利影響即為本項目研究的方向。

減小或消除各個裝配環(huán)節(jié)因受到重力因素影響而產(chǎn)生的天生”偏差，提高產(chǎn)品的整體裝配質(zhì)量，特別是對于裝配環(huán)節(jié)多的產(chǎn)品，如汽車，提高更為明顯。由此帶來的較少整改費用和周期，提高產(chǎn)品品質(zhì)等。在生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。并對企業(yè)和社會帶來可觀的效益。好的理論或設(shè)計會在應(yīng)用過程中會得到社會的認(rèn)可和推廣。

1 設(shè)計思路

通常的定位設(shè)計，是設(shè)計一個理論目標(biāo)，然后考慮制造誤差因素，偏差圍繞理論數(shù)據(jù)均布。本理論反其道而行，將理論目標(biāo)設(shè)計成偏差狀態(tài)，達(dá)到實際少偏差或無偏差的目的。將設(shè)計與實際相統(tǒng)一，去除因設(shè)計因素而產(chǎn)生的“人為”誤差，是本設(shè)計理念的宗旨。

本設(shè)計理念以最常用的一面兩銷定位方式作為說明載體。分別說明三種情況的設(shè)計處理方式。在這三種情況中都考慮到重力因素的影響，改變設(shè)計理念。

1.1 優(yōu)化定位孔與定位銷關(guān)系

在非水平裝配平面內(nèi)，零部件受重力，定位銷插入后自然貼緊定位孔下邊緣。而并不是按照一般設(shè)計圖紙或數(shù)據(jù)中所定義的那樣，定位銷會與定位孔中心重合。那么定位銷下邊沿與定位孔下邊沿的設(shè)計間隙就成為了“天生”的偏差。因此在設(shè)計時，將定位銷下邊沿與定位孔下邊沿緊貼，使設(shè)計與實際保持一致。

1.2 去除重力導(dǎo)致的定位裝配后發(fā)生旋轉(zhuǎn)

零部件重心的重力方向不在定位系統(tǒng)支撐面內(nèi)時，零部件定位裝配后（未用緊固件緊固時），受到重力作用產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。特別是大尺寸和大質(zhì)量的量不減更加明顯。導(dǎo)致定位不準(zhǔn)或緊固件裝配空難。在定位系統(tǒng)內(nèi)增加合適防轉(zhuǎn)設(shè)計，即可輕松解決這樣的情況發(fā)生。

1.3 無間隙定位設(shè)計

錐形定位銷配合錐形定位孔，兩者不設(shè)計裝配間隙。由于錐形的形狀特性，沒有設(shè)計間隙的情況下，定位銷也很容易插進(jìn)定位孔?！疤焐钡钠钭匀痪筒淮嬖凇?/p>

1.4 去除重力作用下的變形影響

材質(zhì)較軟的零部件，及時定位很準(zhǔn)，在中立作用下容易產(chǎn)生較大的形狀變化，使得裝配效果不好。用定位點的設(shè)計弱化或取出因重力導(dǎo)致零件變形產(chǎn)生的各種轉(zhuǎn)配影響。適當(dāng)放松對重力變形不會產(chǎn)生不利影響的控制。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)定位設(shè)計思慮開展具體的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計，確定結(jié)構(gòu)形式、關(guān)鍵要素，具體設(shè)計內(nèi)容如下：

圖1-本實用新型的定位裝配示意圖。

圖2-本實用新型車身定位孔安裝方向正向局部視圖（左側(cè)）。

圖3-本實用新型的定位銷（左側(cè)）配合關(guān)系及斷面A-A示意圖。

圖中標(biāo)記為：1、儀表板橫梁總成，2、車身前圍總成，3、用于儀表板橫梁安裝的左車身安裝支架，3-a、第一層定位孔，4、用于儀表板橫梁安裝的右車身安裝支架， 5、內(nèi)部加強板，5-a、第二層定位孔， 6、儀表板橫梁總成上的定位銷，7、定位銷固定板，8、儀表板橫梁左安裝支架。

圖1所表達(dá)的是采用本實用新型定位裝配方式時，儀表板橫梁總成（件1）的裝配路徑，其中左側(cè)（本專利以左側(cè)為例）為主定位，右側(cè)為副定位。

圖1 本實用新型的定位裝配示意圖

圖2表達(dá)正視（即沿儀表板橫梁總成上的定位銷（件6）安裝方正向車身定位孔方向看過去）雙層定位孔之間的相對位置關(guān)系。用于儀表板橫梁安裝的左車身安裝支架（件3）上的第一層定位孔(3-a)Z向高度略高于內(nèi)部加強板（件5）上的第二層定位孔(5-a)。

圖2 本實用新型車身定位孔安裝方向正向局部視圖（左側(cè)）

圖3為本實用新型的定位銷（左側(cè)）裝配關(guān)系，斷面A-A表達(dá)儀表板橫梁總成上的定位銷（件6）與第一層定位孔(3-a)、第二層定位孔（5-a）之的相對位置關(guān)系。在設(shè)計時，第一層定位孔（3-a）下邊沿與儀表板橫梁總成上的定位銷（件6）下邊沿相切，第二層定位孔（5-a）與儀表板橫梁總成上的定位銷(件6)上邊沿相切。定位銷在裝配過程中儀表板橫梁總成上的定位銷（件6）首先對準(zhǔn)第一層定位孔（3-a），推進(jìn)，初始安裝位置；然后繼續(xù)向里推進(jìn)，穿過第二層定位孔（5-a），精準(zhǔn)定位。由于儀表板橫梁總成（件1）（或儀表板模塊）在重力作用下，定位銷推進(jìn)第一層定位孔（3-a）后，會自動貼緊第一層定位孔（3-a）下邊沿；繼續(xù)向里推進(jìn)穿過第二層定位孔（5-a）后，將儀表板橫梁總成（件1）安裝點貼合在車身前圍總成（件2）上，由于儀表板橫梁總成（件1）（或儀表板模塊）在重力產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩作用下，儀表板橫梁總成上的定位銷（件6）前端會第二層定位孔（5-a）上沿。

通過設(shè)計的改進(jìn)，第一層定位孔（3-a）有效的消除了由于重力作用而在一般定位設(shè)計中必然產(chǎn)生的孔銷間隙配合產(chǎn)生的尺寸公差，第二層定位孔（5-a）有效的消除了重力旋轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)，使儀表板橫梁總成（件1）（或儀表板模塊）定位后，各安裝點精準(zhǔn)配合。

右側(cè)結(jié)構(gòu)形式同左側(cè)，此處略。

圖3 本實用新型的定位銷（左側(cè)）配合關(guān)系及斷面A-A示意圖

3 設(shè)計驗證效果

將本設(shè)計思路進(jìn)行具體化工程實踐，在2011年開始在某車型上應(yīng)用，實踐證明提高了定位精度，消除了儀表板模塊安裝時受重力作用產(chǎn)生的選裝現(xiàn)象，使儀表板模塊安裝更加快速高效。

構(gòu)思設(shè)計的這個消除因重力因素導(dǎo)致的“天生”偏差理論，從而提高整個系統(tǒng)裝配質(zhì)量、提高整個系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的裝配精度。此方法后來在多款后續(xù)車型開發(fā)中得到應(yīng)用推廣并不斷完善。

4 小結(jié)

在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計過程中必須重視重力所產(chǎn)生的影響，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，不但消除了這種客觀因素所產(chǎn)生的不良影響，而且加以利用提高了產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量。

針對本結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點：

1）結(jié)構(gòu)簡單，合理有效，與白車身連接方便，可操作性好；

2）減少裝配誤差產(chǎn)生的主要尺寸因素，提高了儀表板橫梁及儀表板系統(tǒng)的安裝精度；

3）有效的保證了儀表板系統(tǒng)與周邊零件的配合效果。

[1] 杜莉等.儀表板橫梁的分析方法及過程[J].輕型汽車技術(shù),2010年Z2期.

[2] 鄭德權(quán)等.總裝工藝模塊化裝配設(shè)計[J].汽車工藝與材料,2010年10期.

Positioning optimization of instrument panel cross beam assembly

Zhong Guangliang, Zhao Haiying

（Beijing Automobile Research Insititute Co. Ltd., Beijing 101300）

The positioning structure of the instrument panel beam assembly studied in this paper is an optimized design structure. The positioning structure is reasonable and effective, and has a wide application prospect. The positioning accuracy is improved by setting the positioning hole and the positioning pin position. Based on the basic mechanical positioning principle of two pins on one side, the positioning structure optimizes the relationship between the positioning hole and the positioning pin, eliminates the assembly errors caused by the size deviation of the positioning hole and the inadequate assembly of the parts, and avoids the assembly errors and difficulties of the rotating and downward orientation system caused by gravity. So as to improve assembly efficiency, improve assembly accuracy and reduce the analysis factors of trial loading.

Size;Gravity;Positioning pin

U462

B

1671-7988(2018)21-73-03

U462

B

1671-7988(2018)21-73-03

鐘廣亮，（1984.3-），男，就職于北京汽車研究總院有限公司。主要研究車用材料和環(huán)保性能方向，重點負(fù)責(zé)車內(nèi)空氣質(zhì)量、禁限用物質(zhì)和可回收利用率、非金屬材料開發(fā)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.026