汽车行李架设计规范
1范围
规定了行李厢设计输入条件、设计思路和程序、行李厢结构设计。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
ECE R26关于车辆就其外部凸出物认证的统一规定
3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3. 1三维数模 three-dimensionaI digital model
三维数字化模型的简称,根据在技术设计各个阶段的用途,可分为逆向数据、工艺数据、NC数据等。
3. 2A级曲面class A
有规律性曲面,它可以定位单个曲面,也可以定义整体曲面的完整性,A级曲面严格定义就是完美 表达形体,精度要求非常高。
4行李架设计输入条件
行李架设计输入条件包括:
a) 设计FMEA和失效案例;
b) 行李架三维数模;
c) 顶盖装饰条三维数模;
d) 顶盖三维数模;
e) 外观颜色、纹理定义书;
f) 性能描述书;
g) 参考样品信息(包含样件、图片、拆解工艺);
h) 其它与设计相关资料。
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5设计思路和步骤
5.1造型确定
5.1.1根据造型提供初版A级曲面进行工程可行性分析,给造型提供工程支持,包括零部件分块、位 置、尺寸等,并提供给造型必要的布置分析做参考。
5.1.2依据A级曲面分析产品结构可行性,空间大小,确定零件的结构位置、边界,整个外表面的拔 模角度以及可预见性的工程建议,以确保工程的结构能够实现。
5.1.3依据ECER26规定,对A级曲面的外部凸出物进行校核。
5.1.4对A级曲面进行CAE模拟风阻分析。
5.2零部件设计
- 2.1根据外表面数据进行三维零件建模,直到完成所有的零件设计。
- 2. 2根据最终确定A级曲面,对行李架结构分块设计。
注:分块原则:结合造型设计的整体趋势、局部变化,使分块后的零件既能很好的溝足其功能要求,又要制造容易、 装配稳定、便捷,还要很好的体现造型设计师的意图。
- 2. 3对零部件配合间隙、段差进行精致工艺设计。
5.3工程检查
- 3.1结构设计师负责零件设计中的工程检查。
- 3. 2装配可行性检査:确认装配顺序、装配干涉、空间要求、辅助工装信息等。
5. 3. 2.1需装配工艺人员确认装配工艺可行性,并编制工艺操作性分析报告。
示例:某车型行李架前期设计为侧安装紧固螺钉,如图1所示,分析结果为气线与顶盖存在接触风险,易损坏油漆 表面,不建议釆用此方式。
图1装配操作模拟图
5. 3. 2. 2需装配工艺设计师进行装配人机模拟分析。
示例:工人操作时需要前倾身体,如图2所示,长时间操作易疲劳,不建议釆用此方式。
图2装配人机模拟分析
5.3.3制造工艺可行性
对产品结构制造工艺可行性进行评审,主要确认产品基本壁厚、最小壁厚、表面缩痕、最小拔模角、 可见分型线、产品挤压和弯型工艺。
5.3.4零部件强度分析
主要分析结构的合理性、紧固点布置和紧固方式等。另对具有承载功能行李架,还需进行载 荷能力模拟分析。
5. 3.5匹配状态控制检查
主要对零件公差、公差累积、定位方式、可见分型线等进行检査。
5.3.6零部件空间布置检查
主要对内部零部件之间的安全间隙检査。
5.4确定最终数据
5.4.1经5. 3检査后,将评审出的问题点进行分析改进,形成最终3D数据。
5.5二维图纸编制
将三维数模中能体现的制造偏差、表面处理、产品性能、试验标准及试验条件等明确到技术要求。
6行李架结构设计
行李架总成一般由行李架纵梁、行李架横梁、行李架支座、行李架支座盖、行李架胶垫及紧固件等 部件组成。
6.1行李架定位结构
6.1.1定位结构作用
行李架定位结构作用如下:
a) 产品装配工艺的方便性,有定位时,使产品装配更方便,效率更高;同样使检査更方便,给检 具提供一个基准;
b) 必要配合尺寸的保证,如配合间隙、配合阶差等;
c) 零件本身公差精度的保证,如零件的边界尺寸,开孔尺寸和位置精度等;
d) 降低零件的成本,可以有效地降低装配过程中因操作问题造成零件报废的几率。
6.1.2定位选取的原则
在零件设计中,如果要达到5.1.1叙述的作用和目的,就需要用设计定位结构,但特别小的零件、 与周围没有配合关系的零件可以考虑不用定位。
6.1.3定位结构形式
6. 1.3.1定位柱形式
主要应用于较小的零件,配合零件、限制零件某个方向的运动等,如图3所示。
图3定位柱
- 1.3. 2利用配合结构进行定位;配合结构有很多种,下面主要介绍三种供分析、参考,如图4所示。
图4配合结构 图4配合结构
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6. 1.4定位的具体要求
- 1.4.1定位的布置要合理,主定位一定要布置在靠近配合边的地方,以保证配合尺寸。
- 1.4. 2定位结构要有一定的强度,同时考虑工艺成型性。
- 1.4.3定位布置时,定位方向要明确,X、Y、Z三个方向及绕三个坐标旋转角度。
- 1.4.4定位结构尺寸设计要合理,包括一下两个方面:
a)自身结构尺寸要求:
1) 圆形定位柱直径一般6.0 mm〜8. 0 mm,壁厚1. 0皿〜1.2 nun;
2) 十字交叉型 定位柱尺寸一般为8. 0 mm〜10. 0 mm,料厚为1. 0 nun〜1. 2 nun;
3) 定位柱与飯金配合时,银金需要开孔,调整定位柱的尺寸使飯金的开孔尺寸尽量与卡扣的 开孔尺寸一样,做到通用。定位柱的高度一般高出卡扣10. 0 nun〜15. 0 nun,以保证安装 时定位柱先与银金接触配合,如下图5所示。
图5定位柱设计
b)配合尺寸要求:
主定位一般要求周边0. 3 mm〜0. 5 nun,副定位一般限位方向为0. 3nun〜0. 5 mm,其他边为1. 5 mm〜2. 5 mm,这样有利于装配;如图6所示。
图6定位配合尺寸
6.2行李架支座盖与行李架纵梁配合
行李架支座盖与行李架纵梁配合形式一般有以下两种结构:
a)支座盖高于行李架纵梁结构,如图7所示,其间隙、段差易保证。造型设计时一般将支座盖表 面定义为皮纹处理,行李架纵梁定义为阳极氧化或喷漆处理,这样后期就不存在支座盖与行李 架纵梁色差问题;
图7行李架支座盖与行李架纵梁配合形式一
b)支座盖与行李架纵梁在同一平面上结构,其间隙、段差不易保证,且该结构在造型设计时一般 定义支座盖与行李架纵梁为同色,后期因两材质不同,易出现色差。若为符合整车造型风格, 釆用该结构时,可参考图8结构进行设计,以避免间隙和段差。
图8行季架支座盖与行李架纵梁配合形式二
6.3支座盖与支座之间配合关系
支座盖与支座之间配合一般釆用卡接结构。设计时可参考以下两种结构:
a) 支座盖两侧设计卡脚,支座对应开槽,如图9所示,该结构易装配,但不易拆解;
b) 支座盖外侧设计卡脚,中部设计金属卡扣,如图10所示,该结构易装配,可维修性高。
圏9支座盖与支座配合关系一
图10支座盖与支座配合关系二
6.4胶垫与支座盖、行李架纵梁配合设计
6. 4. 1胶垫与支座盖、行李架纵梁配合结构有两种:
a) 胶垫设计翻边形式,在胶垫边缘设计翻边,将支座盖、行李架纵梁边缘进行包裹,如图11所 示胶垫与行李架纵梁配合结构,图12胶垫与支座盖配合结构。设计时胶垫边缘与支座盖边缘 间隙要保留0.5 mm左右。该结构优点:外形美观、配合方便;
b) 胶垫设计无翻边形式,胶垫与支座盖板0皿配合结构,如图13塑料件边界直接与密封条本体 0 mm接触配合,并且塑料件外边界与密封条圆角边要有一定的距离,一般1 mm〜2皿边界0 mm 接触不好控制,可以设置几处与密封条干涉0.5 mm的凸起结构来改善,容易看到塑料件的毛 边(该边一般为整个零件的分模线),美观性较差。
6. 4.2胶垫与紧固件配合时要求注意密封设计,防止雨水由紧固件出流入车内,如图14结构。
图12胶垫与支座盖配合结构一
图13胶垫与支座盖配合结构二
图14胶垫与紧固件配合时的密封设计
6.5行李架塑料件设计
6. 5.1脱模方向原则
6. 5.1.1内孔脱模以尺寸小的一端为准,以保证与内孔配合零件的尺寸及配合间隙,脱模方向为尺寸 小到尺寸大方向;如图15所示内孔的脱模要沿0)9到。10的方向取得,孔内零件配合以C9为尺寸基 准进行设计。
6. 5.1.2外形尺寸以大端为准,脱模斜度向尺寸缩小的方向取得,保证零件与周围的配合间隙,同时 要保证零件的工艺美观要求,如图16所示:零件两个表面的尺寸分别如图,与之配合的零件设计时要 以e31为基准进行配合设计,零件的脱模方向要如图所示的由。31到e28的方向取得。
图15内孔脱模设计
图16配合零部件脱模设计
6. 5.2零件设计中的拔模角度要求
6. 5. 2.1无皮纹的外表面及零件的翻边和配合边,一般要3。以上的拔模角度,如果实现困难,最小 1.5。但翻边宽度要窄;带普通深度皮纹的件外表面,一般需要5。以上的拔模角度,每0. 025 mm皮纹 深度要取1°以上的拔模角度(如图17所示)。
图17外表面拔模角设计
6. 5. 2. 2加强筋一般取0.5。以上的拔模角,相对2.5 mm厚的零件,筋的根部厚度一般1mm,最大不 超过1.2 mm,端部厚度不小于0.7 nun,如果不能满足该项尺寸,考虑调整拔模角,但最小不小于0. 3。, 同时调整筋根部的厚度,使加强筋既满足拔模角度的要求又满足厚度的要求(如图18所示)。
图18加强筋拔模角设计
6. 5. 2.3零件的分模线要放在塑料件表面或者看不见不影响外观质量的地方(如图19所示)。
图19分模线设计
6. 5. 2. 4拔模方向的确定原则
首选与X、Y、Z三个坐标轴平行的方向,简称单维拔模方向;与一个坐标平面成0° ,与另外一个坐 标平面成整数值夹角,简称二维拔模方向;空间方向,与三个坐标平面都有角度,但尽量使三个夹角都 是整数值,简称三维拔模方向。
注:拔模方向最好选择前两种类型,第三种尽量避免出现。
6. 5. 3壁厚设计 6. 5. 3. 1 一般注塑成型塑料件,壁厚范围在0. 5皿〜4 nmi之间,行李架塑料件一般壁厚为2. 5皿。 根据部件设计和尺寸不同,在符合功能要求的前提下,尽可能减小壁厚并保持统一,以防止产生缩水。 这样可以在模制过程中获得最佳的模具注入和预期收缩。可以减小内部应力,缩短成型周期,获得较轻 的部件重量,优化材料使用。
6. 5. 3. 2壁厚不均匀时常用处理办法:
a) 厚薄交接处的平稳过渡,当制件厚度不可避免需设计成不一致时,在厚薄交接处应逐渐过渡, 避免突变,厚度比例变化在一合适的范围(一般不超过3: 1)。如图20中(a)为阶梯式过 渡,应尽力避免;(b)为锥形过渡,比较好;(c)是圆弧过渡,应是最好的;
b) 厚壁部位减薄,使厚壁趋于一致,壁厚差异大的制件可通过增设工艺孔、开槽或设置加强筋的 方式,使厚壁部位减薄,厚薄趋于一致。
图20不均匀壁厚设计
(c)
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6. 5.4加强筋的布置
合理布置加强筋可以提高零件强度,控制零件的变形等作用。加强筋布置要求如下:
a) 易变形、强度较弱的地方,需进行布置,如卡扣固定座的周围、螺钉的配合结 构处、大平面 易变形的地方等。
b) 需要定位的地方,如保证卡扣安装的地方、零件之间需要保证配合间隙和面差的地方等。
c) 尽量沿着塑料流向布置,以降低充模阻力,减少底部的应力。
d) 加强筋尺寸设计可参考如图21。肋板比例的指示
图21加强筋尺寸
1底卑厚夜 | t M0.5T |
2高度 | h53T |
3园角半技 | r |
4扰模角度 | |
5间罪 | S2 2T |
6.6行李架横梁设计
行李架横梁截面设计要符合空气动力学原理,可减少迎风面积或釆用流线形状,来降低风阻系数, 如图22所示。壁厚一般在2.0 mm〜3.0 mm。
图22行李架横梁截面
6.7行李架纵梁设计
行李架纵梁壁厚一般在2.0皿〜3.0皿。行李架截面一般工艺要求前后截面相等。具有承载式行李 架纵梁,若设计长度过大,应在行李架中增加支撑块。应考虑车顶单位面积承载能力,行李架纵梁不易 设计过高,对整车重心以及整车行驶过程操作稳定性影响。
6.8紧固件设计
应尽量釆用标准件、通用件,降低成本,提高生产率。
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