乘用車內(nèi)飾間隙面差及公差設(shè)定方法研究

厲研 郭曉青

摘 要：內(nèi)飾間隙面差的設(shè)定值直接關(guān)系到內(nèi)飾產(chǎn)品的外觀質(zhì)量品質(zhì)。文章通過對內(nèi)飾間隙面差設(shè)定方法進(jìn)行理論研究，結(jié)合影響間隙面差的尺寸鏈的計算，總結(jié)出內(nèi)飾間隙面差以及公差的設(shè)定方法，明確了內(nèi)飾間隙面差的設(shè)定原則，可為新車型在產(chǎn)品開發(fā)階段的內(nèi)飾間隙面差設(shè)定作為參考。

關(guān)鍵詞：內(nèi)飾；間隙面差；公差計算

中圖分類號：U467.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7988（2018）17-75-05

Abstract： The value of interior gaps and flush is directly related to the cockpit system appearance. According to the theoretical study of the interior gaps and flush， calculated the dimension chains， we get to the interior gaps， flush and their tolerance setting method， clarify the interior gaps and flush setting rule. It can be reference for the new mini vehicle interior gaps and flush setting in product development phase.

Keywords： Interior； Gaps and flush； Tolerance calculator

CLC NO.： U467.4 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）17-75-05

前言

隨著乘用車市場的快速發(fā)展，用戶對汽車的感知質(zhì)量要求越來越高，而合理設(shè)定間隙面差是提升感知質(zhì)量的有效手段，同時，間隙面差的大小體現(xiàn)了汽車廠商的設(shè)計制造水平，直接影響用戶的感官。

從造型角度，內(nèi)飾件間隙越小，外觀越好，有的甚至0間隙才能體現(xiàn)完美的造型風(fēng)格；然而，從裝配制造角度，間隙設(shè)定過小則會造成內(nèi)飾件裝配困難甚至發(fā)生裝配干涉，產(chǎn)生噪音和異響；同時；對制造加工精度等級要求提高，增加生產(chǎn)制造難度，廢品率升高，降低效率，無形中也增加了零部件的成本，因此需要在設(shè)計階段合理的設(shè)定間隙面差。

1 測量方法和數(shù)學(xué)計算依據(jù)

1.1 間隙面差定義及測量

間隙是指相鄰兩個內(nèi)飾零件之間的縫隙，取所要測量間隙的法向平面，得到的測量值即為間隙值，如圖1。測量時，一般采用間隙尺或者塞尺對其進(jìn)行測量，如圖2所示。

面差是指兩個裝配零件間的外表面高度上的高度差，即測量兩個曲面在被測位置外表面高的零件的曲面法向方向上的距離，如圖3。通常采用面差尺進(jìn)行測量，見圖4所示。

1.2 公差的數(shù)學(xué)計算依據(jù)

間隙面差由名義尺寸及公差兩部分組成，兩者具有關(guān)聯(lián)性，設(shè)定名義尺寸時必須考慮公差的大小。因此在進(jìn)行名義尺寸的設(shè)定方法研究時，需要提前完成公差值的初步計算，基于這個公差值并適當(dāng)留有余量，從而完成名義尺寸的設(shè)定。

在汽車內(nèi)飾行業(yè)中，零部件的尺寸分布情況符合正態(tài)分布原則。理論上，正態(tài)分布的概率密度函數(shù)為：

在實際產(chǎn)品質(zhì)量中，?？紤]一組數(shù)據(jù)具有近似于正態(tài)分布的概率分布。若其假設(shè)正確，則約68.26%數(shù)值分布在距離平均值有1個標(biāo)準(zhǔn)差（±1σ）之內(nèi)的范圍，約95.44%數(shù)值分布在距離平均值有2個標(biāo)準(zhǔn)差（±2σ）之內(nèi)的范圍，以及約99.73%數(shù)值分布在距離平均值有3個標(biāo)準(zhǔn)差（±3σ）之內(nèi)的范圍，如圖5所示[1]。

汽車內(nèi)飾零件質(zhì)量控制通常采用±3σ的級別，因此根據(jù)方差疊加的計算方法來對公差進(jìn)行計算，公式如下：

式中：△T為需要計算位置的公差，Ti封閉尺寸鏈中每一個影響因素公差[2]。

2 內(nèi)飾間隙的設(shè)定

間隙的大小與匹配零件的尺寸、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等相關(guān)，以某車型為例，全車內(nèi)飾共計58處間隙，間隙的名義尺寸為0mm的有9處，0.3mm～1mm的間隙有27處，1.5mm～2mm的間隙有10處，5mm以上的間隙有12處。各間隙值的占比如圖6所示。下文按照間隙的大小分類，選取典型結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行尺寸鏈分析。

2.1 0間隙的設(shè)定和公差計算

0間隙的情況出現(xiàn)在軟硬件的匹配關(guān)系中，由于內(nèi)飾軟質(zhì)零件軟化層厚度大于2mm，因此可以吸收來自制造裝配等因素帶來的誤差，因此可以將間隙名義尺寸設(shè)定為理想狀態(tài)的0mm。

軟硬件匹配常見位置有如軟質(zhì)儀表板與氣囊蓋、除霜格柵，門護(hù)板本體與中部裝飾板等部位。

以軟質(zhì)儀表板與側(cè)除霜格柵的匹配是內(nèi)飾件軟硬搭接的典型結(jié)構(gòu)，如圖7。側(cè)除霜格柵沿周通過定位筋與儀表板本體上的定位面進(jìn)行定位，如圖8。按照上述尺寸鏈分析，間隙公差累積情況如表1所示。

根據(jù)上表進(jìn)行計算：

考慮到儀表板為軟質(zhì)零件，因此與側(cè)除霜格柵的間隙名義尺寸設(shè)為0mm，公差根據(jù)計算可設(shè)定為[+0.5，0]。

2.2 0.3～1mm間隙設(shè)定和公差計算

這類間隙以兩個普通塑料件匹配為主，其間隙的名義尺寸根據(jù)公差計算結(jié)果確定，通常間隙為0.3～1mm（大多為0.5mm），公差一般為±0.3mm～±0.5mm。

常見位置為儀表板上中控制面板與裝飾板、副儀表板各零件之間的匹配、門護(hù)板拉手底座與拉手飾板、立柱上下護(hù)板之間等。

對于儀表板、副儀表板、前后門護(hù)板等重點關(guān)注區(qū)域的此類間隙，名義尺寸等于公差值，但對于非重點關(guān)注區(qū)域，間隙的名義尺寸可比公差值適當(dāng)放大，降低匹配難度。

副儀表板與后端蓋的匹配是典型的兩塑料件間的匹配結(jié)構(gòu)，如圖9所示，下面以此為例進(jìn)行分析，后端蓋通過X向卡子和定位筋與副儀表板本體上的定位面進(jìn)行定位（圖10，圖11）。

根據(jù)定位結(jié)構(gòu)的具體形式得知間隙方向的公差累積尺寸鏈如表2所示。

根據(jù)上表進(jìn)行計算：

綜上，公差根據(jù)計算結(jié)果設(shè)定為±0.5mm，副儀表板本體與后端蓋的間隙值設(shè)定為0.5mm。

2.3 1.5～2mm間隙尺寸公差計算

對于運動件與固定件之間的間隙，不僅要考慮零件尺寸偏差還要考慮運動所需要間隙，同時必須預(yù)留足夠的間隙，確保開啟功能在極限尺寸偏差下不能失效，因此要按照最大累積公差設(shè)定間隙的理論尺寸[3]。

在內(nèi)飾系統(tǒng)中塑料件與運動件匹配的常見位置為手套箱或者開合式儲物盒與儀表板、push-push煙灰盒蓋與副儀表板、內(nèi)開手柄與門護(hù)板等。選擇儀表板與手套箱兩側(cè)的間隙作為塑料件與運動件之間的典型間隙進(jìn)行分析，如圖12所示。

手套箱蓋板Y向與手套箱箱體通過定位筋進(jìn)行定位（圖13），手套箱體與儀表板通過卡子座的定位筋進(jìn)行定位（圖14）。根據(jù)尺寸鏈分析而產(chǎn)生的間隙公差累計情況見表3所示。

根據(jù)上表進(jìn)行計算：

手套箱兩側(cè)公差根據(jù)計算設(shè)定為±1mm?？紤]手套箱蓋板的運動包絡(luò)，為保證極限偏差下雜物箱開啟時不與儀表板發(fā)生干涉現(xiàn)象，因此將沿周間隙的名義尺寸按照最大累積公差設(shè)定為2mm。

2.4 5mm以上間隙尺寸公差計算

內(nèi)飾系統(tǒng)中5mm以上的間隙出現(xiàn)在開閉件和內(nèi)飾的匹配中，集中在門洞周圈，間隙值的設(shè)定與車門裝配公差相關(guān)，多為6mm～12mm范圍內(nèi)，公差根據(jù)整車精度，多為±3mm～±4mm。

在內(nèi)飾系統(tǒng)中內(nèi)飾件與開閉件匹配的常見位置為門護(hù)板周邊與立柱護(hù)板、門護(hù)板與門檻護(hù)板、門護(hù)板與儀表板等區(qū)域。

選取配合關(guān)系較復(fù)雜，尺寸鏈較長的儀表板與門護(hù)板Y向間隙做為典型進(jìn)行分析，如圖15。

門護(hù)板總成通過卡扣座定位面與車門焊接總成進(jìn)行定位（如圖16），車門焊接總成通過車門鉸鏈與白車身總成連接和定位（如圖17），儀表板本體通過定位銷與橫梁定位孔進(jìn)行定位（如圖18），橫梁與白車身總成通過定位面進(jìn)行定位（如圖19），以Y0為基準(zhǔn)進(jìn)行計算。據(jù)尺寸鏈而產(chǎn)生的間隙公差累計情況見表4。

根據(jù)上表進(jìn)行計算：

公差根據(jù)計算結(jié)果設(shè)定為± 2.5mm，為保證極限偏差下車門開啟時不與儀表板發(fā)生干涉現(xiàn)象，因此將間隙的名義尺寸按照最大累積公差設(shè)定為5mm。

3 內(nèi)飾面差的設(shè)定方法分析

如果說汽車外飾的面差設(shè)定是為了合理的減小風(fēng)阻降低風(fēng)噪，那么內(nèi)飾件的面差設(shè)定則是為了實現(xiàn)良好的造型外觀，掩蓋零件匹配、間隙等帶來的視覺缺陷。

3.1 提升內(nèi)飾視覺效果的面差分析

這部分面差的設(shè)定原因不僅是為了滿足工程的需要，更主要的原因是為了滿足造型效果或者突出體現(xiàn)某一類造型亮點，同時起到隱藏匹配缺陷的作用。該類面差在內(nèi)飾系統(tǒng)中的常見位置為手套箱上沿與儀表板匹配位置、門護(hù)板扶手與門護(hù)板本體、門護(hù)板中飾板與門護(hù)板本體等。

典型的提升內(nèi)飾視覺效果的面差為儀表板與手套箱配合的上部X向面差，如圖20所示。手套箱箱體X向通過卡子座定位筋與儀表板本體定位（圖21）；手套箱外板上端通過手套箱鎖和鎖鉤與手套箱箱體進(jìn)行連接定位（圖22），下端通過轉(zhuǎn)軸與手套箱箱體進(jìn)行定位（圖23），以上端定位為基準(zhǔn)；鎖鉤與手套箱箱體通過定位孔銷配合進(jìn)行定位（圖24）。根據(jù)上述尺寸鏈分析，產(chǎn)生的面差公差累計情況見表5所示。

根據(jù)上表進(jìn)行計算：

按照計算結(jié)果，公差根據(jù)計算可設(shè)定為±1mm，面差的名義尺寸設(shè)定為1.5mm，但是在手套箱的上部，根據(jù)該車型手套箱上沿與乘員眼點的關(guān)系（圖25），如果沒有足夠的面差進(jìn)行遮擋，乘員可以直接看到手套箱上沿的間隙，甚至是手套箱內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，在斷面上放大分析如圖26所示，而根據(jù)視線校核將面差增加到4.5mm后，即可遮蓋沿著視線方向的手套箱上沿間隙，以及相應(yīng)的看透、間隙不均等制造裝配缺陷，如圖27所示。

此外，有些時候根據(jù)造型的需要軟硬零件配合時會將軟質(zhì)零件的面差設(shè)定的高于硬質(zhì)零件，從視覺上達(dá)到飽滿圓潤的效果，并且有利于突出軟質(zhì)材質(zhì)，使乘員更容易關(guān)注到軟質(zhì)材質(zhì)，從而提升內(nèi)飾系統(tǒng)的檔次，如圖28、29所示，該類面差多集中在門護(hù)板上。

3.2 吸收制造裝配誤差的面差分析

除了滿足造型要求和遮擋缺陷而設(shè)定的面差以外，其余的零件匹配中的面差設(shè)定都是為了吸收制造裝配等原因而產(chǎn)生總成缺陷，降低產(chǎn)品的廢品率。內(nèi)飾系統(tǒng)中的常見區(qū)域為中控面板與儀表板、出風(fēng)口裝飾圈與儀表板裝飾板、副儀表板本體與后端蓋、門護(hù)板地圖袋與門護(hù)板本體等。

此處以側(cè)除霜格柵和硬質(zhì)儀表板本體的配合面差為例進(jìn)行尺寸鏈分析，如圖30。側(cè)除霜格柵Z向通過定位面與儀表板本體表面進(jìn)行定位（圖31）。 以儀表板本體為基準(zhǔn)，按照圖示的配合關(guān)系對尺寸鏈進(jìn)行分析，見表6。

公差按照計算結(jié)果設(shè)定為0.5mm，但是由于儀表板上配合格柵處有1mm的圓角，從視覺效果上考慮格柵表面不應(yīng)高出圓角根部，因此將面差的名義尺寸設(shè)定為1mm。

4 總結(jié)

上述的間隙面差的設(shè)定只是為該類問題的解決提供了計算方法，由于內(nèi)飾造型的多樣化，每個車型的結(jié)構(gòu)千差萬別，因此具體數(shù)值的設(shè)定根據(jù)相應(yīng)結(jié)構(gòu)的不同而又差別。另外，間隙面差的數(shù)值也伴隨著內(nèi)飾件的生產(chǎn)、工藝等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展而變化，有逐年減小的趨勢。

當(dāng)然，內(nèi)飾系統(tǒng)中的每一處間隙面差都可以進(jìn)行分類，參考該類匹配的典型間隙面差分析過程來進(jìn)行分析，從而確定出全車內(nèi)飾系統(tǒng)的間隙面差，作為表面設(shè)計的參考。

參考文獻(xiàn)

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