王彬峰

摘 要：作為現(xiàn)代汽車內(nèi)飾產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件數(shù)量繁多的零部件，儀表板總成在汽車的運行過程中起著極其重要的作用。儀表板就如同人的肌膚一樣，其造型、色彩及外觀質(zhì)量直接決定著車內(nèi)產(chǎn)品的美觀和舒適程度，是消費者對整車評價的重要影響因素之一。所以儀表板系統(tǒng)的零件配合效果非常重要。

關(guān)鍵詞：儀表板;配合偏差;整車評價

中圖分類號：U463.7 文獻標識碼：A

儀表板系統(tǒng)主要包含本體和安裝在儀表板上個各種功能件和裝飾件，裝配完成后由卡車運送到主機廠進行線上裝配，是一般內(nèi)飾供應(yīng)商的供貨方式?？傮w來看，儀表板系統(tǒng)配合偏差主要受設(shè)計和制造過程影響，其中制造因素包含人員、材料、工藝、設(shè)備、模具、環(huán)境等，如圖1所示。下面重點討論其他因素對儀表板系統(tǒng)配合偏差的影響。

1 設(shè)計

設(shè)計對產(chǎn)品成本的影響不言而喻，雖然設(shè)計成本只占開發(fā)成本的一小部分，但是卻影響到整個產(chǎn)品的生命周期。儀表板系統(tǒng)后期制造過程中發(fā)生的工程更改，有80%左右是因為前期的設(shè)計缺陷造成的。對配合偏差影響的設(shè)計因素主要包含以下幾個內(nèi)容。

第一，造型及結(jié)構(gòu)影響。一般來說，零件的形狀越復(fù)雜則收縮越不均;壁厚變化越大則收縮越不均;厚壁比薄壁收縮率大;帶嵌件的零件比不帶嵌件的零件收縮小。

第二，定位策略。定位主要指根據(jù)統(tǒng)一的基準，將產(chǎn)品的空間位置合理地確定下來，所以定位策略是指在綜合考慮安全、空間結(jié)構(gòu)、工藝等因素的條件下，對產(chǎn)品裝配進行合理定位，來保證裝配有效性或外觀配合的美觀性的策略。

內(nèi)飾零件設(shè)計遵循普遍的3-2-1原則。一般選取零件的緊固方向，例如snap，clip，screw或焊接等方向的約束，做為定位系統(tǒng)中的“3”。通過設(shè)計定位Pin（4-Way and 2-Way）做為定位系統(tǒng)中的“2”和“1”。以上限制零件空間上位置度的定位，稱為主定位。儀表板零件定位最小要求是符合3-2-1原則，而且在個別造型不規(guī)則的區(qū)域，還需要增加輔助定位或者過定位來控制配合效果。例如圖2中，棕色的中央包覆飾板定位到儀表板本體上，按照3-2-1原則，只需要在F/A向的定位面上有一個四向定位B1和兩向定位C1就可以了，但考慮到包覆飾板中間特殊的U型開口，需增加一個四向定位B2，兩向定位C3分別保證中右側(cè)和下側(cè)與收音機的配合。

定位和緊固問題對儀表板系統(tǒng)配合偏差的影響集中在以下幾個方面。

（1）定位結(jié)構(gòu)缺失導(dǎo)致配合出現(xiàn)緊固無效。定位結(jié)構(gòu)缺失主要包含未充分考慮塑料易變形的特性，沒有增加合理的輔助定位;未考慮產(chǎn)品的造型或形狀特點，沒有增加該有的過定位;空間、模具或者對手件等條件限制，無法增加定位。

（2）定位策略不合理導(dǎo)致無法控制配合。定位結(jié)構(gòu)不合理主要有不符合3-2-1定位原則;主定位（含四向定位和兩向定位）未放置在客戶高度關(guān)注區(qū)或外觀質(zhì)量重點要求處;定位距離配合邊界距離較遠導(dǎo)致定位無法起到相應(yīng)的作用，一般要求最大距離不超過40 mm等。

（3）定位結(jié)構(gòu)與緊固結(jié)構(gòu)弱導(dǎo)致定位失效或裝配后晃動。主要有定位結(jié)構(gòu)本身較高、較細，無法起到定位作用;零件材料本身較弱，提供的開孔無法承受較強零件的裝配;螺釘滑牙失效。

第三，裝配順序。不合理的裝配順序可能會導(dǎo)致零件空間上扭曲，公差累積超過內(nèi)部承受能力。如圖3所示，工程表現(xiàn)是空調(diào)控制器與中央裝飾板下部間隙較大，要求0.5+/-0.5 mm，實際測量1.0 mm～1.4 mm。分析裝配流程發(fā)現(xiàn)，空調(diào)控制器與中央裝飾板提前用螺釘預(yù)裝成小總成，然后整體用Clip卡接到儀表板本體上后，分別固定兩個和三個螺釘。由于提前預(yù)裝，小總成內(nèi)部空調(diào)控制器在X向有一定的裝配公差累積，固定最中間兩個螺釘后，控制器一方面跟著中央裝飾板往朝人側(cè)變形，另一方面隨著儀表板本體又往相反的車頭方向變形，且后者大于前者變形，故出現(xiàn)間隙。解決方案是通過將空調(diào)控制器兩個緊固螺釘?shù)陌惭b面加厚0.5 mm，使其裝配時提前接觸到本體，抵消螺釘緊固帶來的變形。所以，儀表板系統(tǒng)零件緊固盡量都緊固到一個零件上，避免被不同零件拉扯導(dǎo)致變形，從而與對手件配合超差。圖3中完美的設(shè)計應(yīng)該是空調(diào)控制器提前裝配到儀表板本體上，然后裝配中央裝飾板，也即改變不合理的裝配順序。

2 材料

儀表板系統(tǒng)的材料主要以塑料、織物、橡膠為主，尤其以塑料占比最多。

儀表板材料選擇需要考慮以下幾點。

（1）表面處理的要求：儀表板的中部面板、左右空調(diào)出風(fēng)口飾板經(jīng)常需要在表面增加桃木紋理，因此需選用極性材料如ABS、PC/ABS。

（2）表面光澤要求：IP表面材料光澤通常要求<2。另一方面塑料件可通過表面噴漆，模具花紋噴砂方法降低表面光澤。

（3）結(jié)構(gòu)強度要求：中部面板、組合儀表飾框結(jié)構(gòu)復(fù)雜精巧，通常采用較硬的PC/ABS。

（4）耐溫性要求：如下圖4所示，陽光直射區(qū)域耐溫要求>110℃，陽光非直射區(qū)域耐溫要求>90℃。

材料對儀表板系統(tǒng)的配合影響主要體現(xiàn)在自身的收縮特性、物理化學(xué)特性、表皮的拉伸性等材料固有屬性上。例如，部分零件熱變形溫度較低，高溫存放或者其他熱性能后會發(fā)生尺寸收縮或者翹曲。塑料制品從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫后，其尺寸或體積發(fā)生收縮變化的現(xiàn)象叫塑料的收縮特性。塑料的收縮主要有成型收縮和后收縮兩種形式。將熱塑性熔體注射進模具型腔內(nèi)，充填結(jié)束后熔體冷卻固化，從模具中取出塑件時即出現(xiàn)收縮，此收縮稱為成型收縮。塑料件從模具取出到穩(wěn)定這一段時間內(nèi)，尺寸仍然會出現(xiàn)微小的收縮變化，這種變化稱為后收縮?？傮w來看，起主要作用的是成型收縮。由成型件收縮率不均衡所產(chǎn)生的塑料尺寸誤差約占1/3，預(yù)定收縮率與實際收縮率不一致所產(chǎn)生的誤差約1/6。

3 工藝

工藝對儀表板系統(tǒng)的配合偏差主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）工藝種類對產(chǎn)品尺寸精度的影響。硬塑儀表板一般采用注塑工藝，而軟質(zhì)儀表板有搪塑發(fā)泡、陰模真空表皮發(fā)泡、真空復(fù)合，高檔車型通常會采用真皮包覆。不同制造工藝的產(chǎn)品收縮變形程度不一致。不同工藝種類的整體工藝精度差異較大。如切割工藝中，銑刀切割的整體工藝精度約在0.3 mm～0.6 mm，而沖切的整體工藝精度大于+/-0.3 mm。

（2）表面處理工藝對零件表面輪廓度的影響。例如，對深度超過100 um的皮紋，公差分析與配合驗證時必須考慮皮紋深度;對于電鍍處理的零件，在滿足性能要求的基礎(chǔ)上，如果工藝控制不當(dāng)，鍍層會變厚。根據(jù)以往項目經(jīng)驗，一般鍍層厚度可達0.1 mm～0.15 mm，對零件的配合有重要影響，所以對于相同的對手件，不同表面處理零件，如噴漆和鍍鉻，一般需要兩副模具來保證配合的間隙。

（3）工藝參數(shù)對零件尺寸的影響。對常用的注塑工藝來說，影響零件尺寸精度的成型條件有：料筒溫度、注射速度，注射壓力，保壓時間、冷卻時間。一般來說，加工溫度較高時，塑料熔融充分，收縮率小;注射壓力增大，收縮率減小;保壓壓力增大，收縮率減小;注射時間增加，零件越密實，收縮較小;冷卻時間增加，溫差減小，收縮較小。

4 設(shè)備

設(shè)備對零件尺寸收縮的影響主要體現(xiàn)在設(shè)備精度上，對注塑件來說，主要包括開合模系統(tǒng)精度、注射系統(tǒng)精度、溫度控制系統(tǒng)精度等。

（1）開合模系統(tǒng)要有足夠的剛性，其控制要準確。注塑壓力大，注射速率高，塑化質(zhì)量好，控制和重復(fù)精度高，對注射量、注射速率、注塑壓力和螺桿轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)能采用多級反饋控制。液壓系統(tǒng)反應(yīng)速度要快，當(dāng)注射機液壓系統(tǒng)狀況不良時，會出現(xiàn)油壓不足，造成注射壓力降低，從而可能導(dǎo)致制件的實際收縮率增大。

（2）溫度控制精度高。設(shè)備的溫控系統(tǒng)影響塑料粒子的高溫加熱后的狀態(tài)，注射機控溫精度差時，溫度波動大，則制件實際收縮率波動也大，零件的尺寸精度變差。

5 模具

模具設(shè)計不合理會影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量和尺寸精度。

（1）澆口的形式、位置選擇不合理：潛伏式進膠澆口小，可以避免側(cè)澆口壓力大帶來的流痕，同時開模時可以自行切斷，避免后續(xù)修澆口留下疤痕。但是潛伏式注射壓力損失大，料流末端收縮較大。如果儀表板本體選擇潛伏式澆口，則可能填充不滿。澆口的位置特別重要，需要考慮外觀和強度，同時也要考慮產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。

（2）頂出系統(tǒng)：一方面，模具的結(jié)構(gòu)運動不同步，會產(chǎn)生頂桿印或者頂出變形，特別是邊角處，導(dǎo)致翹曲。另一方面如果頂桿的材料差，熔融的塑料會在螺桿強大的壓力推動下，使其變形，待填充完畢后回位，也會在零件表面產(chǎn)生印記。

（3）冷卻系統(tǒng)：水路的布置對零件變形影響較大。模具冷卻水路設(shè)置不合理，會導(dǎo)致產(chǎn)品收縮不均勻。在較深的型腔內(nèi)，零件一般較難散熱，可以考慮用導(dǎo)熱較好的鈹銅鑲塊，或者想方設(shè)法通冷卻水。一般來說模具溫度越高，實際收縮率越大。

通過對儀表板系統(tǒng)配合偏差影響因素的分析，對我們解決實際中的工程問題有極大的指導(dǎo)意義。但同時應(yīng)該看到，任何工程問題，都是一項復(fù)雜的系統(tǒng)問題，因素之間可能相互促進，也可能相互矛盾，在實際分析中需要全面分析，抓住主要影響因素進行分析，才能使問題順利解決。

參考文獻：

[1]林忠欽，胡敏，陳關(guān)龍，等.轎車車體裝配偏差研究方法綜述[J].機械設(shè)計與研究，1999，16（03）：3-5.

[2]林忠欽.汽車車身制造質(zhì)量控制技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[3]武莉莉，方東陽，高琳.受力變形對公差與配合設(shè)計的影響[J].河南紡織高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2005，17（02）：7-9.

[4]陳治平，李軍，李冬.《工程塑料模塑塑料件尺寸公差》標準的解析表達[J].成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2009，25（04）：65-68.

[5]楊將新，徐旭松，曹衍龍，等.基于裝配定位約束的功能公差規(guī)范設(shè)計[J].機械工程學(xué)報，2010，46（02）：1-8.