儀表板橫梁總成定位優化

鐘廣亮，趙海英

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儀表板橫梁總成定位優化

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構為優化設計結構，該定位結構合理有效，應用前景廣泛，通過定位孔與定位銷位置的設定改善定位精度。本定位結構在一面兩銷的基本機械定位原理的基礎上，優化定位孔與定位銷關系，消除因定位孔尺寸偏差、零件裝配不到位等因素產生裝配誤差，避免因重力產生的旋轉和向下的定向系統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

產品在制造時與理論數值都存在一定的偏差，傳統的定位理論在實際應用時定位系統本身也難以消除制造偏差帶來的影響。在工業應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節因受到重力因素影響而產生的天生”偏差，提高產品的整體裝配質量，特別是對于裝配環節多的產品，如汽車，提高更為明顯。由此帶來的較少整改費用和周期，提高產品品質等。在生產領域具有廣泛的應用價值。并對企業和社會帶來可觀的效益。好的理論或設計會在應用過程中會得到社會的認可和推廣。

1 設計思路

通常的定位設計，是設計一個理論目標，然后考慮制造誤差因素，偏差圍繞理論數據均布。本理論反其道而行，將理論目標設計成偏差狀態，達到實際少偏差或無偏差的目的。將設計與實際相統一，去除因設計因素而產生的“人為”誤差，是本設計理念的宗旨。

本設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，改變設計理念。

1.1 優化定位孔與定位銷關系

在非水平裝配平面內，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計圖紙或數據中所定義的那樣，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計間隙就成為了“天生”的偏差。因此在設計時，將定位銷下邊沿與定位孔下邊沿緊貼，使設計與實際保持一致。

1.2 去除重力導致的定位裝配后發生旋轉

零部件重心的重力方向不在定位系統支撐面內時，零部件定位裝配后（未用緊固件緊固時），受到重力作用產生的旋轉現象。特別是大尺寸和大質量的量不減更加明顯。導致定位不準或緊固件裝配空難。在定位系統內增加合適防轉設計，即可輕松解決這樣的情況發生。

1.3 無間隙定位設計

錐形定位銷配合錐形定位孔，兩者不設計裝配間隙。由于錐形的形狀特性，沒有設計間隙的情況下，定位銷也很容易插進定位孔。“天生”的偏差自然就不存在。

1.4 去除重力作用下的變形影響

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

2 結構設計

根據定位設計思慮開展具體的結構及尺寸設計，確定結構形式、關鍵要素，具體設計內容如下：

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）。

圖3-本實用新型的定位銷（左側）配合關系及斷面A-A示意圖。

圖中標記為：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（本專利以左側為例）為主定位，右側為副定位。

圖1 本實用新型的定位裝配示意圖

圖2表達正視（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）

圖3為本實用新型的定位銷（左側）裝配關系，斷面A-A表達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）之的相對位置關系。在設計時，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）首先對準第一層定位孔（3-a），推進，初始安裝位置；然后繼續向里推進，穿過第二層定位孔（5-a），精準定位。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；繼續向里推進穿過第二層定位孔（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）在重力產生的旋轉力矩作用下，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。

通過設計的改進，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計中必然產生的孔銷間隙配合產生的尺寸公差，第二層定位孔（5-a）有效的消除了重力旋轉力矩產生的扭轉，使儀表板橫梁總成（件1）（或儀表板模塊）定位后，各安裝點精準配合。

右側結構形式同左側，此處略。

圖3 本實用新型的定位銷（左側）配合關系及斷面A-A示意圖

3 設計驗證效果

將本設計思路進行具體化工程實踐，在2011年開始在某車型上應用，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生的選裝現象，使儀表板模塊安裝更加快速高效。

構思設計的這個消除因重力因素導致的“天生”偏差理論，從而提高整個系統裝配質量、提高整個系統各個環節的裝配精度。此方法后來在多款后續車型開發中得到應用推廣并不斷完善。

4 小結

在產品開發設計過程中必須重視重力所產生的影響，通過結構設計優化，不但消除了這種客觀因素所產生的不良影響，而且加以利用提高了產品設計質量。

針對本結構具有如下優點：

1）結構簡單，合理有效，與白車身連接方便，可操作性好；

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

3）有效的保證了儀表板系統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,2010年Z2期.

[2] 鄭德權等.總裝工藝模塊化裝配設計[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保性能方向，重點負責車內空氣質量、禁限用物質和可回收利用率、非金屬材料開發工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.026