汽车零件限位结构简述

钟志良，张荣生，丁华，冯擎峰

(吉利汽车研究院，浙江杭州 311228)

汽车零件限位结构简述

钟志良，张荣生，丁华，冯擎峰

(吉利汽车研究院，浙江杭州 311228)

强调了为单点固定零件设计限位结构的必要性，简述了各种限位结构的形式和特点，总结了限位结构设计过程中的注意事项。

汽车零件；限位结构

Abstract:The necessities of limit structures for automotive parts with only one assembly point were emphasized. The forms and characteristics of various limit structures were sketched, and the matters needing attention when designing limit structures were summarized.

Keywords:Automobile parts ;Limit structure

0 引言

物体在空间具有6个自由度，即沿X、Y、Z轴的移动和绕X、Y、Z轴的转动。要确定物体在空间的位置，必须限制其自由度[1]。当汽车零件只有一个固定点时，需设置适当的限位结构，以保证零件装配位置的一致性。限位结构也可以视为零件定位系统的一部分，其本质是约束了零件的一个或几个自由度。以下即对各种限位结构的形式和特点作一简要描述。

1 限位结构简述

1.1 钩-孔限位

钩-孔限位结构在汽车零件设计中最为常见，它只需在安装零件上设计一个弯钩，在载体零件上设计一个圆孔、长圆孔或长方孔，弯钩与孔在旋转方向上的单边间隙为0.5 mm。该结构典型的应用为汽车线束的搭铁，如图1所示。拧紧螺栓时，搭铁将顺时针旋转，当弯钩右侧与孔边缘接触时，旋转无法继续，从而起到防转作用。由于长圆孔或长方孔与弯钩的接触面积大，因此其限位的可靠性优于圆孔结构。除了装配时限位，钩-孔结构在使用过程中还能起到一定程度的防松作用。

1.2 单钩-外形限位

单钩-外形限位实际上是特殊形式的钩-孔限位，它多利用载体零件的直边进行限位，如图2所示，或者利用载体零件的外轮廓进行限位，如图3所示。图2所示结构可以起到一定的防松作用，图3所示结构无法防松。

1.3 双钩-外形限位

双钩-外形限位从某种程度上说是一种过定位的结构，它多约束了一个绕螺栓轴向旋转的自由度。双钩-外形限位虽然比单钩-外形限位增加了材料成本和加工成本，但由于其在限位、防松可靠性方面的优势，依然在汽车零件中较为常见，如图4—5所示。

1.4 外形限位

当载体零件无法开孔，或安装零件难以设计钩状结构进行限位时，常在安装零件上设计一处与载体零件贴合的小支架，利用该支架进行限位，如图6所示。在外形限位结构设计完成后，需要将安装零件绕安装点轴线顺时针旋转，以观察限位的效果。

1.5 凹槽限位

凹槽限位多用于安装支架为长方形的零件，它是指在载体零件上设计一内凹结构进行限位，如图7所示。由于该结构中安装面与限位边过渡处有一圆角，限位效果不理想。为保证限位效果，内凹结构可以改进为翻边切口结构，利用切口边缘进行限位，如图8所示。

1.6 销-孔限位

销-孔限位常见于注塑小零件，其原理与钩-孔限位相似，如图9所示。该结构可将销孔设为主定位，螺钉孔设为副定位；或者反过来，螺钉孔设为主定位，销孔设为副定位。由于装配时，销先于螺钉进入，因此，将销孔设为主定位较为合理。

1.7 软管类零件限位

与硬管不同，软管类零件即使在同一零件上设计了多个固定点，每个固定点还是需要设计限位结构，否则很容易导致零件扭曲。软管类零件可以根据实际情况选择以上任何一种限位结构，图10选用的是钩-孔限位结构。

2 设计注意事项

2.1 限位形式的选择

通常情况下，金属零件根据限位可靠性按以下顺序选取限位形式：钩-孔限位、双钩-外形限位、单钩-外形限位、凹槽限位、外形限位；注塑零件优先选用销-孔限位并将销孔设为主定位。在选用钩-孔限位、销-孔限位等结构时，需在钩、销的前端设计一定长度的导入结构。

2.2 限位结构尺寸的设计

除销-孔限位优先选用销孔为主定位外，其余限位结构应当以固定孔为主定位。此外，限位结构的料厚也需注意。如图11所示，电动真空泵连接管路一支架选用单钩-外形限位与左隔振垫总成共点装配，该点使用10.9级M10的螺栓，设计扭矩为(75±5) N·m，而支架厚只有1 mm，在打紧大扭矩时，支架将变形甚至折断。若电动真空泵连接管路无法找到其他固定点，则该处支架需加厚至2.5 mm以上，同时需要增加支架限位钩的宽度。

2.3 限位效果的模拟

当限位结构设计完成后，应当将3D数模绕固定点旋转，以确定限位效果，防止出现假限位或限位不良的情况。图6中的外形限位结构若设计在A处，则无限位效果。

3 结束语

为保证一致性，所有汽车零件均要设计定位基准，常见的方式有一面两销定位和边界定位，部分刚性差的零件还要设计过定位。当零件只有一个固定点时，需设计限位结构以使零件自由度约束完全，从而保证装配的一致性。

【1】 周金涛．RPS在仪表板总成设计中的应用[J]．汽车技术，2010(7)：42-46．

BriefIntroductiontoLimitStructuresofAutomobileParts

ZHONG Zhiliang, ZHANG Rongsheng, DING Hua, FENG Qingfeng

(Geely Automobile Research Institute, Hangzhou Zhejiang 311228,China)

2014-05-26

钟志良(1981—)，男，工学学士，主要研究方向为整车制造工艺。E-mail：zhongzhiliang@rd.geely.com。