重卡工具箱門檻壓條與密封條間隙的分析及改進

陳澤炎 車紅江 王永 樊敏鋒 薛王雄 薛增斌

摘 要：針對某重卡工具箱門檻壓條與密封條間隙問題，從尺寸工程角度出發(fā)，通過數(shù)據(jù)干涉分析、定位基準分析和尺寸鏈分析，從而發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)品設計問題并對其進行優(yōu)化和驗證。最終完全解決了工具箱門檻壓條與密封條的間隙問題。

關(guān)鍵詞：門檻壓條；間隙；尺寸工程

中圖分類號：U466 文獻標識碼：B 文章編號：1671-7988（2018）17-110-03

Abstract： About the problem of the gap between storage slat and sealing on a heavy truck， based on dimension engineering， the issues of designing was found through data interference check， RPS analysis and dimension chain calculating， then the design issues was optimized and validated. Finally， the problem of the gap was absolutely solved.

Keywords： storage slat； gap； dimension engineering

CLC NO.： U466 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）17-110-03

引言

間隙配合是汽車視覺感知質(zhì)量的重要組成部分，因此也是尺寸工程一項非常重要的工作。間隙配合的好壞直接影響了客戶對于整車質(zhì)量的評價。文章通過一系列尺寸工程手段對試制過程中出現(xiàn)的工具箱門檻壓條與密封條間隙問題進行了分析，驗證了干涉量、定位方式、卡接孔大小對間隙配合的影響，并最終給出了保證間隙配合的優(yōu)化方案。

1 問題描述

某重卡駕駛室為我公司新開發(fā)駕駛室，此駕駛室工具箱下方設計有一個門檻壓條（見圖1），起保護密封條和裝飾的作用。工具箱門檻壓條裝配結(jié)構(gòu)見圖2所示中間依靠4個雙邊卡子卡在安裝板上，兩邊各有一條邊分別壓著密封條和地板鈑金。密封條被壓住的區(qū)域為密實膠部分，材料為EPDM-N01，邵氏硬度為HA70±5。

在試制期間共試制了20輛份此駕駛室。幾乎所有的工具箱門檻壓條都存在間隙問題（見圖3），嚴重的達到了2mm，不符合 的DTS間隙要求。而且個別工具箱門檻壓條雙邊卡子無法卡接到位。

2 原因分析

2.1 數(shù)據(jù)干涉分析

經(jīng)過數(shù)據(jù)檢查，工具箱門檻壓條與密封條接觸部分均設計為干涉，見圖4。a-b-c-d段設計的干涉量為0.9mm，見A-A。a-d直線段設計則偏長了2×0.9mm即1.8mm。B-B和C-C斷面圖的g-h段和e-f段設計的干涉量為2.5mm。從理論上分析，g-h段和e-f段的干涉量過大會導致門檻壓條a-b-c-d段壓不到位從而產(chǎn)生間隙，而a-b段、c-d段干涉量過大則會導致門檻壓條b-c段壓不到位從而產(chǎn)生間隙，b-c段干涉量過大也會反過來導致門檻壓條的a-b段和c-d段壓不到位從而產(chǎn)生間隙。所以門檻壓條與密封條之間的干涉量過大會導致間隙現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2.2 定位基準分析

門檻壓條的定位基準見圖5，雙邊卡子與安裝板卡接（卡接面為平面）所形成的拉力應傳遞到A1-A6所在的兩條棱邊上，使兩條棱邊緊壓在密封條和地板鈑金上。但A7-A14這8個雙邊卡子定位面卻妨礙了拉力的傳遞。而且A7-A14定位面的存在使得雙邊卡子卡接口與安裝板呈0間隙配合，制造的誤差也會造成卡接困難。所以A7-A14屬過定位。這也是導致間隙現(xiàn)象的原因。

2.3 尺寸鏈分析

圖6中門檻壓條雙邊卡子與安裝板安裝孔之間設計有X向間隙（圖中用A表示），此間隙具有吸收X向累積尺寸偏差的作用。但此間隙僅1.25mm。

下面用1維尺寸鏈分析此間隙設計是否足夠。在運用1維尺寸鏈進行偏差分析之前，有2個假設：1）所有的零部件都是剛體，不存在自身變形；2）除浮動按極值分布計算，其他的特征點公差均服從正態(tài)分布。

尺寸鏈鏈環(huán)見表1，計算得到A處間隙尺寸公差±3δ值約為±1.87mm，A處間隙小于0mm的概率達到了4.46%，即隨機裝配過程中平均每一萬次裝配會遇到446次裝配干涉的情況。裝配干涉也會導致間隙現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3 產(chǎn)品優(yōu)化和驗證

3.1 三坐標測量

為了驗證產(chǎn)品狀態(tài)以及為匹配分析做準備，我們用三坐標測量了左右各兩個門檻壓條，但為了敘述簡潔，本文僅針對其中一個左門檻壓條進行陳述。其測量結(jié)果見圖7，數(shù)字前﹢號表示超出設計狀態(tài)，數(shù)字前-號則相反。從圖7中可以看出a-b-c-d段超出設計狀態(tài)0～0.9mm不等，g-h段、e-f段分別超出設計狀態(tài)0.1mm、0.4mm，a-d直線段距離超出設計狀態(tài)1mm。此為實物相對設計的偏差情況，再結(jié)合設計本身干涉情況，實物匹配實際干涉情況見圖8（由于工具箱門框止口是沖壓切邊，形狀誤差很小忽略不計，并假設密封條橫截面尺寸理想）。門檻壓條a-b-c-d段設計干涉了0.9mm，加上產(chǎn)品超出設計狀態(tài)0～0.9mm不等，所以a-b-c-d段實際匹配干涉情況為0.9mm～1.8mm不等。而a-d直線段設計偏長了1.8mm，加上產(chǎn)品相對設計超出了1mm，所以a-d直線段實際匹配干涉情況為2.8mm。同理g-h段和e-f段實際匹配干涉情況分別為2.6mm和2.9mm，整體干涉量較大。

3.2 產(chǎn)品匹配驗證

將圖8中g(shù)-h、e-f段干涉2.6mm和2.9mm的部分削掉進行匹配，匹配效果見圖9改善明顯但間隙依然存在。當將圖8中a-b-c-d段干涉的0.9mm至1.8mm的部分削掉（此時a、d兩處各削掉1.4mm，即a-d直線段尺寸干涉的2.8mm部分也被削掉了）后進行匹配，匹配效果見圖10，間隙基本符合了DTS的要求。通過此匹配驗證證明了門檻壓條與密封條之間的干涉量過大是間隙產(chǎn)生的原因。

3.3 定位基準優(yōu)化驗證

雖然門檻壓條在經(jīng)過修正后間隙基本符合DTS的要求了，但在安裝過程中需要工人強行往下拍才可以卡接到位。并且當我們將安裝好的門檻壓條拆卸后發(fā)現(xiàn)雙邊卡子的筋被擠壓變形（見圖11）。這正好與2.2的分析呼應。

結(jié)合重卡現(xiàn)有制造水平（安裝板面輪廓度控制水平、卡接口高度誤差控制水平等方面）考慮我們將這8個定位面抬高1.7mm（見圖12），優(yōu)化后的定位基準見圖13。優(yōu)化后卡接輕松，且門檻壓條與密封條配合間隙更小。此驗證證明了2.2的結(jié)論正確。

3.4 安裝孔尺寸優(yōu)化驗證

根據(jù)2.4尺寸鏈的分析，為了保證100%不干涉，而且安裝板安裝孔X向開的過大并不會造成其他影響（比如加工難度大、外觀丑陋等）。所以取極值算法將間隙擴大到2.9mm以上，數(shù)據(jù)優(yōu)化后見圖14，雙邊卡子與安裝板安裝孔X向間隙達到了3.25mm。安裝孔尺寸優(yōu)化后未曾出現(xiàn)卡子與孔干涉的案例。

4 綜合分析結(jié)論

經(jīng)綜合分析，門檻壓條間隙問題的原因為以下3點：

4.1 門檻壓條與密封條的干涉量較大

4.2 卡接口處過定位

4.3 安裝板安裝孔X向間隙設計不足

5 整改措施

5.1 數(shù)據(jù)設計上，門檻壓條與密封條匹配處均消除干涉。

5.2 取消門檻壓條雙邊卡子過定位，即圖12中定位面抬高1.7mm。

5.3 安裝板安裝孔X向間隙優(yōu)化為3.25mm。

5.4 補充門檻壓條GD&T圖（見圖15），明確相關(guān)形位公差控制要求。由于a-b、c-d段有間隙的要求，所以按雙向公差±0.5控制。由于g-h、e-f段干涉會導致a-b-c-d段壓不到位，故按單邊公差控制僅允許材料減少且最多1.0mm。由于要保證門檻壓條能夠卡緊，所以雙邊卡子卡接面也按單邊公差控制但僅允許材料增加且最多1.0mm。

6 整改效果

經(jīng)整改后，工具箱門檻壓條與密封條的間隙滿足DTS要求。

參考文獻

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