1、整车定位策略设计浅析摘 要：本文通过对一系列 SUV 车型定位策略设计开发的实例分析，总结设计中的问题，结合产品结构特点与工艺方案，制定出了整车定位策略设计规范，有助于更加合理地优化定位设计，提高定位精度、减少公差累积和有效控制整车尺寸质量。 下载 关键词：汽车；定位策略；设计；基准；公差累积 中图分类号： U463 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）12-167-3 0 引言 整车定位策略也就是整车定位系统（RPS），是指汽车零部件的冲压、焊接等工序所需使用到的加工基准和检测基准，整车定位系统设计是一个庞大的系统开发工作，?h 及整车造型、产品结构、工艺和工装等多个
2、方面，还?h 及冲压单件、焊接总成件和白车身骨架等。长期以来，大量的尺寸超差问题给汽车制造业带来了很多困扰，不仅影响零件功能的发挥，还经常导致零部件报废，使得汽车制造成本增加。同时，整精度差也给整车匹配带来了诸多麻烦，如密封不良、装配困难、间隙段差不合格等。影响整身精度的因素有整车造型、结构设计、整车定位策略、工艺和工装方案等，整车定位策略的优劣直接影响到零部件结构设计和工艺可行性。因此，整车定位策略设计在汽车开发过程中至关重要，通过一系列 SUV 车型的开发案例，我们分析总结出了一套设计规范，即从设计到制造、检测直至批量装车各环节所涉及的人员共同遵循的定位点及其公差要求。 1 整车定位策略的
3、设计原则 在零件到总成的整个焊接和检测过程中，为保证零件在夹具和检具上的稳定性，检测状态和焊接状态的一致性，避免制件与夹具和检具件发生干涉等，在 RPS 的设计时需要共同遵守以下原则。 1.1 3-2-1 原则 3 个约束点在 Z 方向，形成一个面限制三个自由度（投影最大面），2个约束点在 Y 方向，形成一条线限制两个自由度（投影次大面），1 个约束点在 X 方向，限制一个自由度。 1.1.1 零件定位优先选择孔定位，其次面定位，最后为切边线定位 从冲压工艺的实现来说，当零件的最大投影面积12mm30mm 的面时，根据冲模对冲裁件工艺性的要求，孔边距 b 与材料厚度 t 的关系是 b2t， 孔
4、间距 a3mm，如图 1 所示，可实现冲孔，故优先考虑设计两个定位孔，对于特殊零件无法设计定位孔的，需考虑面和切边线定位。 1.1.2 定位孔的类型及位置 定位孔类型的选择一般分为两类，从对零件的精度保证和定位销维护两个方面考虑，建议采用一类为圆销配合圆孔/方孔和圆销配合长圆孔/长方孔定位类型；一类为圆销配合圆孔/方孔和菱销配合圆孔/方孔，但是圆孔中切边销在第一个方向上接触并定位，在第二个方向上也有约束，如图 2所示。 当定位孔位置波动距离 h 时，两个定位孔的孔间距 a 占零件总长度 L 的比例 a/L 越小，定位孔精度的变化对零件功能尺寸的影响越大，如图 3 所示，结合公差赋值和变化点的杠
5、杆效应两个方面确认定位孔间距 a，须满足a/L2/3。 1.1.3 定位孔方向的选择 定位圆孔的圆心应在定位长圆孔轴线上。当轴线与长圆孔不同轴时，轴与孔的间隙增加，孔距变化时，零件晃动；当轴线通过长圆孔轴线圆心时，轴与孔的实际间隙与理论间隙相同，孔距变动时，零件位置不变，如图 4所示。 1.2 定位面大小的选择、位置、数量的要求 基准面的宽度一般选择（161）mm，当定位面的位置在 1.0mm 范围内变化时，两个定位面的间距 a 占零件总长度 L 的比例 a/L 越小，定位面的变化对零件功能尺寸的影响越大，如图 5 所示，结合公差赋值和变化点的杠杆效应两方面确认定位面间距 a，须满足 a/L2
6、/3；RPS 定位设计的原则是需要保证零件在检具和夹具上的稳定性，RPS 设置的形状与制件形状越接近越稳定，RPS 点覆盖面积需达到拖影面积的 2/3 以上。 对于面积大而且刚度不足的零件，在保障 3-2-1 原则的前提下，还需要附加的定位点来保证其平衡状态。对于投影面积较小的零件，定位面只能布置下一个或两个 RPS 标准支撑块的时候，两个 RPS 点就可以限制这个定位面，从而限制 3 个自由度，可以不强制要求 6 个约束点，3-2-1 原则是显示 6 个自由度，并不是一定要满足 6 个约束点。 1.3 RPS 点继承性原则 RPS 主旨是通过避免基准的转换，保证加工工艺的可靠性和可重复性利用
7、的准确性。单件及总成共用的 RPS 坐标一致，但单件及总成的 RPS 数量无必然的对应关系，具体布置情况要按工序的功能进行布置。 1.4 坐标平行原则 为获得准确的结果，定位点应当是平行于坐标轴的。在设计过程中，需要保证孔所在的面最好与坐标平行，如果不平行，角度也要尽可能的小。将合格的零部件放入两个定位系统中，会产生不同偏差。定位系统 2 会产生散差，零件不合格，在 X 方向存在偏差如图 6 所示（左侧图）。将合格零部件放入定位系统中，对比如图 6（右侧图），定位系统 1 仅在 X 方向存在偏差，但定位系统 2 不仅 X 方向存在偏差，并且还影响到 Z 向。对比以上结果显示，不平行于整车坐标系
8、的定位会导致尺寸合格的零件被错误地当成废品；模具根据错误的测量结果在 X/Z 方向修改，其实 Z 向没有偏差，X 向的测量结果也是错误的；焊接总成的生产散差扩大，功能尺寸无法保证；工装被不正确地调整；导致后来生产的产品都是废品。 2 整车定位策略设计方法 2.1 共用 RPS 点的处理方法 为了避免 RPS 点的遗漏，并且能够确保共用的 RPS 点与各零件的零件特征不存在干涉风险，例如在 A+B 工位的 RPS 点，如图 7 所示，由于两个 RPS点为共用点，那么单件 A（分总成）和单件 B（分总成），如图 8 示，都需要继承此 RPS 点。 2.2 RPS 点与焊点的关系 定位块与焊点之间的
9、距离 d，如图 9 所示，现阶段焊钳宽度 g=20mm，定位块的宽度为 16mm，安全避让距离为 2mm，d=（u/2+g/2）+2 mm=20mm，当两个焊点间的距离 L40mm 时，可在两焊点中间布置一个 RPS 支撑点。 2.3 RPS 点与零件干涉风险的规避 RPS 定点为支撑块的中点，支撑块宽度 B=16mm，最小安全距离Gmin=1.5，RPS 点到零件特征的距离 L=B/2+Gmin=9.5mm。定位块离零件特征最小的间隙 Gmin=1.5mm；当止口距离16mm 时，定位块的压紧距离 a，需占到压紧面宽度 H 的 2/3，a2/3B；当止口距离16mm 时，定位块的压紧距离需占
10、到零件止口宽度的 2/3，a2/3H，如图 10 所示。 当零件止口宽度 H 小于 9.5mm 时，按照常规原则 RPS 点将在零件之外，故此类 RPS 点布置在止口宽度的中点位置，在夹具、检具设计阶段，由夹具、检具设计部门按微调原则对坐标点进行调整，调整后的 RPS 点满足以上原则即可。 3 整车定位策略优化 在初版数模完后，会根据整车定位规范和具体设计方法完成初版 RPS 设计，但是在整车开发过程中，产品工程和制造工程是同步进行的，造型或者产品结构的变动都可能引起工艺和工装的变更，从而直接影响整车定位策略，此时，需由尺寸、产品和工艺部门沟通协调，及时做出定位方案的变更。总之，整车定位策略是
11、随产品结构和工艺方案的优化，不断改进并最终确定的。 4 结束语 综上分析，整车定位策略设计是一个复杂的、涉及面广的工作，对于设计人员的专业知识要求较高。同时，设计整车定位要有一套严格的设计规范和具体的设计方法，避免不同设计人员因为设计思路不同而使加工基准和检测基准不一致，造成公差累积。因此，只有在设计阶段不断地优化定位和结构设计，减少因定位不合理所造成的尺寸偏差累积，才能更好地达到有效控制车辆尺寸，提升整车精度的目的。 参 考 文 献 蓝先.汽车整车定位策略设计开发的探讨A.中国汽车工程学会.2010 中国汽车工程学会年会论文集C.中国汽车工程学会，2010：6. 李军均.基于实例的汽车整车开发技术及其应用研究D.上海交通大学，2010.
