模擬環(huán)境件的定位和檢測設計

劉麗娜LIU Li-na

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，柳州 545007）

（SAIC-GM-Wuling Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou 545007，China）

0 引言

隨著汽車行業(yè)競爭日趨激烈以及客戶對整車的外觀及功能要求的逐步提高，整車尺寸質量的提高已成為一個迫切需要解決的問題。整車上通常有幾千個零件，直接對尺寸有影響的也有上百個，據經驗統(tǒng)計，整車匹配中約70%-80%的問題是由于零件尺寸問題引起的。而影響零件尺寸的因素也很多，有設計因素、制造因素、檢測因素、焊接或裝配操作因素、環(huán)境因素等等。要想控制好零件尺寸，就需要對各個環(huán)節(jié)嚴格控制，而產品開發(fā)前期的結構和尺寸設計尤為重要，因為合理的設計將直接帶來開發(fā)周期的縮短和設變成本的降低。

本文僅針對帶卡扣、卡鉤或加強筋條類的內外飾零件的定位和檢測設計進行詳細討論，制定出更符合實車裝配情況的的定位和檢測方案。

1 現狀

目前該類內外飾件的定位和檢測設計主要依靠經驗及產品區(qū)域的功能性要求來確定，常會表現出零件在檢具上的尺寸檢測結果與實車裝配效果存在不一致現象。在后期整車尺寸匹配出現問題時也往往過多的考慮通過提高零件的制造精度來改善，而忽略了分析零件定位、檢測設計是否足夠合理，是否與最終的裝配有較高的吻合度。

1.1 以門裝飾板總成零件為例，本公司慣用的定位設計方案是采用裝飾板上的卡扣安裝座面作為定位面、卡扣安裝孔做為定位孔，具體的定位如圖1。

考慮卡扣結構的特殊性，向門內板鈑金上裝配時其存在一個與鈑金相壓的緩沖面，且卡扣體與門鈑金上的安裝孔是緊配合，而卡扣與門裝飾板上的卡扣安裝座之間一般有0.5-1mm 的間隙量（如圖2）。這樣以上述的精確定位（A 是基準面，B/C 是基準孔，位置度分別為0/0.05）方式定位零件之后再進行周邊匹配面的檢測，就與門裝飾板總成的真實裝配狀態(tài)存在較大的差異。而且對于裝飾板上與門鈑金匹配的面/切邊的檢測在檢具上一般是按間隙檢測（零件待測型面與檢具工作面離空3mm或5mm）的方式實現的（如圖3），與產品設計時的過盈配合也不相同。

這樣經尺寸檢測合格的零件往往在實際裝車時表現出較差的匹配結果，一般為裝飾板局部與門鈑金離空0.5-2mm，直接影響DTS，也就是說零件檢測結果未能很好地指導匹配。

上述塑料卡扣的情況也可以推廣到金屬卡扣。金屬卡扣安裝時在定位方向上是有彈力的，與直接采用金屬卡扣的塑料安裝座做零件的定位也存在差異。

1.2 對于帶卡鉤的零件，如尾門地毯壓條（圖4），零件裝配時是靠一系列卡鉤與相搭接的零件（側圍下裝飾板）扣緊的，而卡鉤的作用面往往也是不規(guī)則的，在進行零件定位和檢測設計時，如果不考慮卡鉤的作用，而僅僅是選擇一些工序基準限制住6 個自由度進而對零件匹配區(qū)域進行尺寸檢測，或者是僅對這些卡鉤定義一個普通的型面或位置檢測要求，也同樣會導致零件尺寸檢測結果與實際裝車狀態(tài)不相符。

圖1 門裝飾板總成定位

圖2 卡扣配合

圖3 門裝飾板匹配面的檢測要求及檢測方式

1.3 對于帶筋條且筋條在車身上裝配時有輔助定位作用的零件（如A 柱裝飾板），以前的處理方式往往是定位設計時忽略了筋條的作用，筋條既不做定位也未檢測。在這種情況下檢測零件的匹配尺寸，其狀態(tài)往往較差或至少比裝車時的匹配狀態(tài)要差，而且有時會出現零件在檢具上放不穩(wěn)的情況。這很可能會導致對單個零件的尺寸質量提出過高的要求以滿足合格率目標從而提高了零件開發(fā)的成本或延長開發(fā)周期。

圖4 尾門地毯壓條

2 模擬環(huán)境件的定位和檢測設計

所謂“環(huán)境件”即零件周邊與其相匹配的其它零件的總稱。例如，前照燈的環(huán)境件有發(fā)罩、格柵、前保、翼子板、燈罩，后側圍裝飾板的環(huán)境件有后側圍內板、尾門地毯壓條、后側門地毯壓條、頂蓋內襯，等等。

2.1 模擬環(huán)境件的定位設計

在基準統(tǒng)一的大原則下，對于絕大多數內外飾零件，設計基準是要與裝配基準一致的，零件尺寸檢測時采用與裝配基準一致的基準體系，這樣可以減少基準轉換帶來的定位誤差。鑒于上述幾種檢測狀態(tài)與實車裝配不符的問題，零件的定位模擬環(huán)境件來設計，以期能更真實、更快地通過零件在檢具上的狀態(tài)反映出零件在整車上潛在的匹配問題。

2.1.1 仍以門裝飾板總成為例，模擬環(huán)境件的定位設計如圖5。

其中A 是門內板鈑金上與卡扣對應的安裝面，B 是門內板鈑金上與卡扣對應的安裝孔。零件在這個基準體系下定位不需要另外的壓緊，完全依靠卡扣的卡緊力，這也是與實車裝配狀態(tài)一致的。

這里需要指出的是，模擬環(huán)境件定位設計時需要明確環(huán)境件（門內板鈑金）的孔/面坐標位置、孔徑大小、板厚信息，以方便檢具上定位設計。通常檢具上在卡扣位置會做出開合機構以方便零件取出。具體形式如圖6。

圖5 門裝飾板總成模擬環(huán)境件定位

圖6 定位卡扣的開合機構

2.1.2 對于卡鉤或筋條定位的情況，與卡扣定位類似，完全模擬與之匹配的孔的大小、形狀或型面的位置進行定位設計，這樣會更接近實車的裝配狀態(tài)。由于卡鉤或筋條形狀不規(guī)則，通常環(huán)境件上的匹配特征也是不規(guī)則的，這樣在設計時往往很難通過一系列參數表達清楚環(huán)境件信息，這時就需要發(fā)送環(huán)境件局部數模供檢具設計使用。考慮到零件檢測時取件方便，必要情況下檢具上在卡鉤位置也會設計活動機構以便取件。

2.2 模擬環(huán)境件的檢測設計

對于零件上的匹配面，如果與環(huán)境件理論上是0 間隙配合或過盈配合的（塑料件-鈑金件，塑料件-塑料件，塑料件-頂襯等），型面的檢測也模擬環(huán)境件設計。這個主要是通過檢具來實現的，即檢具設計時不再進行3mm 或5mm間隙設計，而是完全模擬環(huán)境件的位置來設計。

仍以門裝飾板為例，模擬環(huán)境件對周邊匹配面進行檢測，設計要求如圖7。

圖7 門裝飾板周邊匹配面的檢測

其中，基準A 是鈑金上的卡扣安裝面，B 是鈑金上卡扣安裝孔，D 是鈑金上與門裝飾板周邊匹配的型面。基準D 是處于自由狀態(tài)的，見標記?，這也是與環(huán)境狀態(tài)一致的。

上面的輪廓度公差定義完全來源于DTS，即整車尺寸技術規(guī)范，圖例中DTS 定義為“門裝飾板與門內板鈑金C/C GAP:0+0.5/0”。因為是模擬環(huán)境件做的檢測設計，故零件的公差要求與DTS 要求一致，為單邊公差，即在檢具上零件的被測型面與檢具上的D 基準面的間隙必須在0-0.5 范圍內才能保證整車上匹配間隙符合DTS 要求（暫不考慮實際鈑金零件的偏差）。

對于圖8（a）所示的匹配結構，右側零件的段差匹配面的檢測也要模擬環(huán)境件設計，具體的公差要求由DTS定義分解而來。該例子假設零件主基準體系為A、B、C，基準D 是模擬環(huán)境件得出的，公差要求見公差框格。這樣的檢測結果才更接近真實匹配。

對于不同于上述情況的匹配結構，如圖8（b），右側零件的段差匹配面的檢測就無需模擬環(huán)境件，因環(huán)境件沒有對段差面的尺寸情況產生影響。

圖8 模擬環(huán)境件的匹配面檢測

3 小結

采用上述模擬環(huán)境件的定位和檢測設計方案，有如下優(yōu)點：

3.1 提高了單個零件尺寸控制與整車匹配的結合度。零件的尺寸檢測結果更能準確反映零件裝車時的尺寸狀態(tài)，利于準確、快速地指導裝車問題的分析和解決，極大程度提高了工作效率。

3.2 縮短零件開發(fā)周期，為整車開發(fā)提供充裕的時間。如果零件在檢具上尺寸檢測合格，即可對零件進行尺寸認可，不必像以前一樣，要等到裝車確認完沒有匹配問題才能認可，這也縮短了零件的前期開發(fā)時間，對于一些需要開皮紋且皮紋周期較長的零件無疑是提供了更充足的時間。

3.3 有效避免零件商與主機廠間關于零件尺寸狀態(tài)的爭議。按照此種設計，如果零件在檢具上的匹配效果不好，其在整車上效果也會趨勢相同。

以上模擬環(huán)件的定位和檢測設計也有一定的局限性。例如，此種設計對于那些“塑料-鈑金”的匹配較適用，檢具上也是采用剛性很高的金屬去模擬鈑金環(huán)境件，這樣無論是定位還是周邊匹配都很接近整車上的真實匹配；但對于“塑料-塑料”類的匹配，如上安裝板裝飾板與其左右角板、B 柱上裝飾板與B 柱下裝飾板之間的匹配，由于相互搭接的兩個零件剛性都較差，而檢具上又無法模擬出真實環(huán)境件的弱剛性情況，這樣定位和檢測就會與真實匹配有一定的差異。

針對上述的局限性，下面提出一種新式的、組合環(huán)境件進行定位和檢測的設計方案。

即把相互搭接的兩個塑料零件通過真實的裝配特征裝配在一起再進行定位和檢測，而不需要在檢具上模擬出它們之間的匹配，它們之間的匹配情況直接通過測量相互的間隙和段差來判斷，兩個零件上與二者相互裝配無關的定位項分別按各自的定位方案設計。這種設計的前提一般是兩個零件是同一個零件供應商開發(fā)的，這才方便檢具的設計和使用。

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