重卡工具箱门槛压条与密封条间隙的分析及改进

陈泽炎 车红江 王永 樊敏锋 薛王雄 薛增斌

摘 要：针对某重卡工具箱门槛压条与密封条间隙问题，从尺寸工程角度出发，通过数据干涉分析、定位基准分析和尺寸链分析，从而发现了产品设计问题并对其进行优化和验证。最终完全解决了工具箱门槛压条与密封条的间隙问题。

关键词：门槛压条；间隙；尺寸工程

中图分类号：U466 文献标识码：B 文章编号：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

间隙配合是汽车视觉感知质量的重要组成部分，因此也是尺寸工程一项非常重要的工作。间隙配合的好坏直接影响了客户对于整车质量的评价。文章通过一系列尺寸工程手段对试制过程中出现的工具箱门槛压条与密封条间隙问题进行了分析，验证了干涉量、定位方式、卡接孔大小对间隙配合的影响，并最终给出了保证间隙配合的优化方案。

1 问题描述

某重卡驾驶室为我公司新开发驾驶室，此驾驶室工具箱下方设计有一个门槛压条（见图1），起保护密封条和装饰的作用。工具箱门槛压条装配结构见图2所示中间依靠4个双边卡子卡在安装板上，两边各有一条边分别压着密封条和地板钣金。密封条被压住的区域为密实胶部分，材料为EPDM-N01，邵氏硬度为HA70±5。

在试制期间共试制了20辆份此驾驶室。几乎所有的工具箱门槛压条都存在间隙问题（见图3），严重的达到了2mm，不符合 的DTS间隙要求。而且个别工具箱门槛压条双边卡子无法卡接到位。

2 原因分析

2.1 数据干涉分析

经过数据检查，工具箱门槛压条与密封条接触部分均设计为干涉，见图4。a-b-c-d段设计的干涉量为0.9mm，见A-A。a-d直线段设计则偏长了2×0.9mm即1.8mm。B-B和C-C断面图的g-h段和e-f段设计的干涉量为2.5mm。从理论上分析，g-h段和e-f段的干涉量过大会导致门槛压条a-b-c-d段压不到位从而产生间隙，而a-b段、c-d段干涉量过大则会导致门槛压条b-c段压不到位从而产生间隙，b-c段干涉量过大也会反过来导致门槛压条的a-b段和c-d段压不到位从而产生间隙。所以门槛压条与密封条之间的干涉量过大会导致间隙现象的产生。

2.2 定位基准分析

门槛压条的定位基准见图5，双边卡子与安装板卡接（卡接面为平面）所形成的拉力应传递到A1-A6所在的两条棱边上，使两条棱边紧压在密封条和地板钣金上。但A7-A14这8个双边卡子定位面却妨碍了拉力的传递。而且A7-A14定位面的存在使得双边卡子卡接口与安装板呈0间隙配合，制造的误差也会造成卡接困难。所以A7-A14属过定位。这也是导致间隙现象的原因。

2.3 尺寸链分析

图6中门槛压条双边卡子与安装板安装孔之间设计有X向间隙（图中用A表示），此间隙具有吸收X向累积尺寸偏差的作用。但此间隙仅1.25mm。

下面用1维尺寸链分析此间隙设计是否足够。在运用1维尺寸链进行偏差分析之前，有2个假设：1）所有的零部件都是刚体，不存在自身变形；2）除浮动按极值分布计算，其他的特征点公差均服从正态分布。

尺寸链链环见表1，计算得到A处间隙尺寸公差±3δ值约为±1.87mm，A处间隙小于0mm的概率达到了4.46%，即随机装配过程中平均每一万次装配会遇到446次装配干涉的情况。装配干涉也会导致间隙现象的产生。

3 产品优化和验证

3.1 三坐标测量

为了验证产品状态以及为匹配分析做准备，我们用三坐标测量了左右各两个门槛压条，但为了叙述简洁，本文仅针对其中一个左门槛压条进行陈述。其测量结果见图7，数字前﹢号表示超出设计状态，数字前-号则相反。从图7中可以看出a-b-c-d段超出设计状态0～0.9mm不等，g-h段、e-f段分别超出设计状态0.1mm、0.4mm，a-d直线段距离超出设计状态1mm。此为实物相对设计的偏差情况，再结合设计本身干涉情况，实物匹配实际干涉情况见图8（由于工具箱门框止口是冲压切边，形状误差很小忽略不计，并假设密封条横截面尺寸理想）。门槛压条a-b-c-d段设计干涉了0.9mm，加上产品超出设计状态0～0.9mm不等，所以a-b-c-d段实际匹配干涉情况为0.9mm～1.8mm不等。而a-d直线段设计偏长了1.8mm，加上产品相对设计超出了1mm，所以a-d直线段实际匹配干涉情况为2.8mm。同理g-h段和e-f段实际匹配干涉情况分别为2.6mm和2.9mm，整体干涉量较大。

3.2 产品匹配验证

将图8中g-h、e-f段干涉2.6mm和2.9mm的部分削掉进行匹配，匹配效果见图9改善明显但间隙依然存在。當将图8中a-b-c-d段干涉的0.9mm至1.8mm的部分削掉（此时a、d两处各削掉1.4mm，即a-d直线段尺寸干涉的2.8mm部分也被削掉了）后进行匹配，匹配效果见图10，间隙基本符合了DTS的要求。通过此匹配验证证明了门槛压条与密封条之间的干涉量过大是间隙产生的原因。

3.3 定位基准优化验证

虽然门槛压条在经过修正后间隙基本符合DTS的要求了，但在安装过程中需要工人强行往下拍才可以卡接到位。并且当我们将安装好的门槛压条拆卸后发现双边卡子的筋被挤压变形（见图11）。这正好与2.2的分析呼应。

结合重卡现有制造水平（安装板面轮廓度控制水平、卡接口高度误差控制水平等方面）考虑我们将这8个定位面抬高1.7mm（见图12），优化后的定位基准见图13。优化后卡接轻松，且门槛压条与密封条配合间隙更小。此验证证明了2.2的结论正确。

3.4 安装孔尺寸优化验证

根据2.4尺寸链的分析，为了保证100%不干涉，而且安装板安装孔X向开的过大并不会造成其他影响（比如加工难度大、外观丑陋等）。所以取极值算法将间隙扩大到2.9mm以上，数据优化后见图14，双边卡子与安装板安装孔X向间隙达到了3.25mm。安装孔尺寸优化后未曾出现卡子与孔干涉的案例。

4 综合分析结论

经综合分析，门槛压条间隙问题的原因为以下3点：

4.1 门槛压条与密封条的干涉量较大

4.2 卡接口处过定位

4.3 安装板安装孔X向间隙设计不足

5 整改措施

5.1 数据设计上，门槛压条与密封条匹配处均消除干涉。

5.2 取消门槛压条双边卡子过定位，即图12中定位面抬高1.7mm。

5.3 安裝板安装孔X向间隙优化为3.25mm。

5.4 补充门槛压条GD&T图（见图15），明确相关形位公差控制要求。由于a-b、c-d段有间隙的要求，所以按双向公差±0.5控制。由于g-h、e-f段干涉会导致a-b-c-d段压不到位，故按单边公差控制仅允许材料减少且最多1.0mm。由于要保证门槛压条能够卡紧，所以双边卡子卡接面也按单边公差控制但仅允许材料增加且最多1.0mm。

6 整改效果

经整改后，工具箱门槛压条与密封条的间隙满足DTS要求。

参考文献

[1] 曹渡，刘永清.汽车尺寸工程技术[M].北京：机械工业出版社，2017. 2.

[2] 崔庆泉.汽车尺寸感知质量评价的研究与应用[J].汽车工程师， 2014年第3期.

[3] 刘妍.基于尺寸工程的D柱饰板与侧围饰板间隙分析[J].汽车工程师，2016年2期.