【仪表板】RPS在仪表板总成设计中的应用

2 0 1 0 中国汽车T 程学会年会优秀论文 R P S 在仪表板总成设计中的应用 周金涛 ( 中国第一汽车集团公司技术中心) 【摘要】阐述了R P S 的定义、制定步骤、基础理论以及其衍生出的相关规则。以奔腾B 5 0 车型的仪表板总成为 例。介绍了R P S 在仪表板本体、左下护板、杂物箱、中控面板4 个零部件的设计中，以3 2 一l 规则为理论指导，通过合 理布置R P S 定位点固定零部件的方法：阐述了如何协调主定位点与辅助定位点之间的相互配合关系，保证零部件之 间的间隙。并以此提高了仪表板总成的制造精良性。 主题词：R P S 定位点仪表板总成 中图分类号：U 4 6 3 8 3 + 7 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 0 3 7 0 3 ( 2 0 1 0 1 1 0 7 - 0 0 4 2 0 5 A p p l i c a t i o no fR P SP o s i t i o n i n gS y s t e mi nI n s t r u m e n t P a n e lA s s e m b l yD e s i g n Z h o uJ i n t a o ( C h i n aF A WG r o u pC o r p o r a t i o nR & DC e n t e r ) 【A b s t r a c t D e f i n i t i o n ，e s t a b l i s h m e n tp r o c e d u r e ，f u n d a m e n t a lt h e o r ya n dd e r i v e dr e l a t e dr u l e sa r ed e s c r i b e di nt h e p a p e r I tt a k e st h e i n s t r u m e n tp a n e la s s e m b l yo fB e s t u r nB 5 0a 8e x a m p l et oi n t r o d u c eR P Si nt h ed e s i g no ff o u r c o m p o n e n t so fi n s t r u m e n tp a n e l ，l o w e rl e f tg u a r dp a n e l ，g l o v eb o x ，c e n t r a lc o n t r o lp a n e l ，t h em e t h o do ff i x i n gc o m p o n e n t s b yr a t i o n a la r r a n g e m e n to fR P Sl o c a t i n gp o i n tw i t ht h e o r e t i c a lg u i d a n c eo f3 以一1r u l e ；i ta l s oe l a b o r a t e sh o wt oc o o r d i n a t e t h ec o r r e l a t i o nb e t w e e nt h em a i nl o c a t i n gp o i n ta n da u x i l i a r yl o c a t i n gp o i n tt oe n s u r ec l e a r a n c eb e t w e e nc o m p o n e n t s ，a n d t h u si m p r o v em a n u f a c t u r i n gp r e c i s i o no fi n s t r u m e mp a n e la s s e m b l y K e yw o r d s ：R P S ，L o c a t i n gp o i n t , I n s t r u m e n tp a n e la s s e m b l y 1 前言 仪表板总成是承载汽车操纵显示部件的载体 是汽车的控制中心同时也是最能体现汽车内部造 型风格的总成之一。长期以来，国内的设计人员在 设计图纸时都不标注公差等级。而随着汽车产业的 发展人们对内饰装配精良性的要求越来越高，仪表 板总成作为汽车内饰部分最关键的总成，其装配定 位精度对内饰品质有重大影响。本文以大众 V W 0 1 0 5 5 标准为理论基础对定位基准系统( R P S ) 理论进行了深入研究并将其实际应用在仪表板总 成设计中。 应变值的条件下由于应变速率增加而引起的抗拉 强度增加的绝对值是相对稳定的常数且与应变值 成正比。 参考文献 l 姚贵升车身用钢板的抗碰撞性能汽车工艺与材料 2 0 0 6 ( 8 ) ：1 5 - 1 8 2 夏开文。程经毅，胡时胜S H P B 装置应用于测量高温动态 力学性能的研究试验力学。1 9 9 8 。1 3 ( 3 ) 3 0 0 3 1 3 3 S h a wJ 。等钢的强度和加工过程对冲撞能量吸收件冲击 变形的影响世界钢铁。2 0 0 3 ，3 ( 3 ) ：2 9 3 3 4 马晓青冲击动力学北京：北京理工大学出版社1 9 9 2 5X uKW o n gC ，Y a nB ，e ta 1 AH i i g hS t r a i n gR a t eC o n s - 一4 2 一 t i t u t i v eM o d e lF o rH i g hS t r e n g t hS t e e l s ，S A ES P 1 7 6 5 ， M o d e l i n go fM a t e r i a l sa n dS t r u c t u r e sf o rC r a s hA p p l i c a t i o n ： 1 9 - 2 5 6 Z h o uYX X i aYM J o u r n a lMa t e r i a l sS c i e n c eo fA S M E 一 3 4 ，9 2 5 ( 2 0 0 0 ) 7 韦习成，谢群。符f _ = 钰。等H S L AT R 口钢的动态拉伸行为 及其模拟材料研究学报2 0 0 6 , 2 0 ( 5 ) 8B e n d aY a n K e nX u H i S hS t r a i nR a t eB e h a v i o ro fA d v a n e e dH i s hS t r e n g t hS t e e l sF o rA u t o m o t i v eA p p l i c a - - f i o n s , 4 4 t h M W S PC o n t e r e n e eP o e e e d i n g s ，2 0 0 2 ，X L ：4 9 3 5 0 7 ( 责任编辑文楫) 修改稿收到日期为2 0 1 0 年6 月3 日。 汽车技术 万方数据 2 0 1 0 中国汽车工程学会年会优秀论文 2R P S 的基础理论 2 1 砌P S 定义 l I P S 也叫定位基准系统系统中的每个定位点 叫做R P S 点。 2 2 砌P s 的组成人员 。 在组织结构方面R P S 由同步工程小组确定。同 步工程小组成员应由开发部门、质量保证部门、生产 部门、规划部门和协作厂家共同组成。这样可以保证 在产品设计开发中兼顾各个方面使大家具有统一 性，生产中一旦出现问题。目标查找清晰。问题解决 快捷，可有效控制质量、降低成本。 2 3 砌P s 的制定步骤 2 3 1 产品功能研究 首先对仪表板总成与周围零件的关系及仪表板 总成内部各零件之间关系加以研究确定零部件的 要素及功能，按照功能重要程度进行排序。 2 3 2 产品公差研究 在保证仪表板总成功能的前提下确定其公 差即确定尺寸公差和形位公差的特征项目及公 差等级。确定公差要兼顾制造、安装和检测要求的 统一性。 2 3 3R P s 的制定 制定R P S 时确定的每个R P S 点必须符合零件 功能重要性的排序结果和公差要求。 2 3 4 定位基准尺寸的确定 将同步工程小组确定的R P s 点填入R P s 尺寸 图表中该图表是产品图纸完成之前具有约束力的 指导性文件。 2 3 5 产品公差计算 在进行产品公差计算时应当充分利用R P S 以 保证设计目标的实现。 2 3 6 绘制产品图纸 将以上5 个阶段的研究结果按照机械制图标 准、公差标准的标注方法，绘制正式的产品图纸。 3 矗口P S 的3 2 1 规贝 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。即需要6 个定位点将其固 定其中3 个定位点确定1 个坐标基准面2 个定位 点确定第2 个坐标方向最后1 个定位点确定第3 个坐标方向这就是3 _ 2 一l 规则这些点就是R P s 点。对于无孔零件必须用6 个R P s 点固定位置而 2 0 1 0 年第7 期 对于有安装孑L 的零件，通常将孔设定为主R P S 点。 一个圆孔可以限制2 个自由度。 如图1 所示在Z 方向上的3 个平面限制了3 个 自由度即沿Z 方向上的移动和绕X 轴和y 轴的旋 转。圆孑L 中的柱销阻止了X 方向和Y 方向上平行于 轴线的运动而在长孔中的柱销只能阻碍绕Z 轴的转 动。其中，H 、h 代表孔和销，F 、f 代表平面和边棱。 l ， 图1R P S 点的定位 4R P S 的有关规则 R ，F l 4 1 坐标平行规则 在测量和加工时零件的放置位置必须保持相 互平行才能获得精确的测量结果。如图2 a 表示两个 零件在长度上存在尺寸偏差下面的零件比上面的 合格零件短；图2 b 表示X 方向定位面相互平行。可 正确测出零件的尺寸误差：图2 c 表示X 方向定位 面不平行，因此定位不确切，测不出实际尺寸误差。 拶逸k ( a )( b )( c ) 图2 零件放置位置 零件倾斜放置会造成测量结果不正确导致产 品被误判，或者使工装夹具等发生不正确的调整。 为此定位点应当尽可能平行于坐标轴。 4 2 统一性规则 R P S 的宗旨是通过避免基准的转变来保证制造 工艺过程的可靠性。利用R P S 点的可重复利用性 可以提高零件的精度和质量。R P S 的统一性规则要 求从产品开发阶段直到生产完成R P S 点的使用应 当贯彻始终。但并不是所有的R P S 点一直在被使 用，例如有些保证加工刚度的辅助R P s 点在装配 时就不会被使用。R P s 的统一性规则还要求所有工 艺流程中的输送装置原则上都要使用R P S 点作为 固定支点。 4 3 尺寸标注原则 必须建立一个全方位的坐标系来实现整车尺寸 - 一4 3 万方数据 2 0 1 0 中国汽车工程学会年会优秀论文 的标注它的原点被规定在汽车前轴高度的中心处， 见图3 。从此坐标系的轴线出发，画出间隔为1 0 0 i n t o 且平行于坐标轴的网线此网线理论上可以向 汽车内部渗透。在网线上可以找到汽车上所有的点 即可以确定汽车上每个构件的位置由此可以借助 网线对每个零件进行尺寸标注。为了保证车身零件 制造、装配精度。要求坐标网线的尺寸精度为0 1 n l n l 。在8 0 0m m x 8 0 0m m 的网格中两对角线的误差 不超过0 2m m ，车身尺寸精度应保证0 2 5m l n 。 一Z 图3 汽车坐标系 4 4 建立l 冲S 尺寸图 通过以上过程确立的R P S 点应填写在R P S 尺 寸图上。R P S 尺寸图是完成正式图纸之前的一种工 作用图可供同步工程小组确定R P S 点后填写和讨 论。建立整个产品系统的R P S 尺寸图时，必须对系 统中的零部件进行统一编号、统一命名。以便于识 别。装配图、局部向视图也要在表格中一一列出以 便于察看。 5R P S 的应用 对仪表板总成基本上从两方面进行评价一是 造型方面主要评价其美学效果是否符合客户的审 美观点：二是装配精良性方面，主要评价零件装配后 的间隙、面阶差等是否均匀。仪表板总成零件的材 料基本为塑料其尺寸越小刚性越强。而且零件本身 的尺寸稳定性也和其材料、尺寸大小有密切关系因 此在主定位满足3 2 1 规则的情况下要保证仪表 板总成装配到位同时还需要在特定位置增加辅助 定位点来保证其装配精良性这就决定了仪表板总 成内各个零件R P S 点的特殊性。 仪表板总成主要包括仪表板本体总成、左下护 板总成、杂物箱总成、中控面板总成4 部分。以下通 过这4 个部分对仪表板总成R P S 点的特殊性进行 说明。 5 1 仪表板本体总成 仪表板本体总成是仪表板总成的基础其R P s 一4 4 一 点即仪表板总成的定位点因此定位点的选择不仅 要使仪表板总成准确、有效装配到位。还要保证其 与其他总成之间的装配精良性即保证仪表板总成 与前风窗、A 柱上护板、左右前门护板之间的配合 精度。 仪表板本体总成由仪表板本体、主风道和仪表 板横梁3 部分组成布置有1 1 个R P S 定位点如图 4 所示通过这1 1 个定位点与车身进行连接来保证 整个仪表板总成与车身及其他总成之间的装配精良 性。其中前6 个为主定位点。包括限制总成X 向定 位的尺：、R ，；限制总成y 向定位的尺。；限制总成Z 向 定位的尺。、尺，、尺。上述6 个主定位点可以保证仪表 板本体总成准确装配到车身上R ，为y 向辅助定位 点，R 8 、尺9 、尺l o 、尺。，为Z 向辅助定位点。 图4 仪表板本体总成R P S 点 R ，、R ：、尺，、R 。、尺。、焉组成一个局部定位系统，用 来保证仪表板总成与前风窗之间5m m 的间隙如 图5 所示。 图5 仪表板本体总成与前风窗之间间隙 R 。、尺，、尺：、尺。、风、风组成一个局部定位系统，用 来保证仪表板总成与A 柱右上护板之间lm m 的间 隙。如图6 所示。 图6 仪表板总成与A 柱右上护板之间间隙 尺。、尺，、R ：、R ，、尺。、R m 组成一个局部定位系统，用 汽车技术 万方数据 2 0 1 0 中国汽车丁程学会年会优秀论文 来保证仪表板总成与右前门护板之间6m m 的间 隙，如图7 所示。 图7 仪表板总成与右前门护板之间间隙 5 2 左下护板总成 左下护板总成固定在仪表板本体总成的左下 侧。其主要对乘员舱内的转向系统、加速踏板、制动 踏板等零件进行遮挡和装饰同时其上也布置一些 操纵开关和小杂物盒等零件在碰撞时对驾驶员膝 部也有一定的保护作用。因此。该总成上R P s 点的 布置重点是保证左下护板总成与仪表板本体总成及 装饰条这些驾驶员视野范围内零件之间的装配精良 性同时保证零件可重复拆装，并且具有一定的韧性 能够吸收碰撞时产生的动能。 左下护板总成尺寸偏大。导致刚性较弱为满足 上述功能要求需在其上布置1 3 个R P S 点见图8 。 其中前6 个为主定位点包括限制总成X 向定位的 R 。、R 5 、尺6 ；限制总成l ，向定位的尺。；限制总成Z 向 定位的尺：、R ，。上述6 个定位点组成总成的基本定 位系统可以保证左下护板总成准确的装配到仪表 板本体上。后7 个为辅助定位点，尺，、尺。、R 、尺。：为X 向辅助定位点；R 8 、R 。为y 向辅助定位点；尺。3 为Z 向辅助定位点。 F l H L I l ， F I 图8 左F 护板总成R P S 点 左下护板总成的上部、右下部与仪表板总成配 合处的间隙是体现内饰品质的关键配合处因此将 l ，向主定位点尺。布置在左下护板总成的右上部。并 与尺：、R ，、尺，、R 。、尺。，组成一个局部定位系统来保证 左下护板总成的右部与仪表板本体总成之间0 5 m i l l 的间隙。如图9 所示。 2 0 1 0 年第7 期 图9 左下护板总成与仪表板本体总成之间间隙 尺，、R ：、尺3 、R 。、尺5 、尺。2 组成一个局部定位系统，用 来保证左下护板总成与装饰条之间0 5r a i n 的间隙 如图1 0 所示。 图1 0 左下护板总成与装饰条之间间隙 5 3 中控面板总成 中控面板总成位于仪表板总成中部是仪表板 总成的重要装饰件与仪表板本体总成、音响控制单 元、空调控制单元、出风口总成、警报开关等都有密 切联系因此其R P S 点的布置要保证中控面板与上 述零件之间的装配精良性。 中控面板总成上布置有1 3 个R P S 点。见图1 1 。 其中前6 个为主定位点包括限制总成X 向定位的 R 4 、R ，；限制总成y 向定位的R ；限制总成Z 向定位 的R ：、R ，、R 。6 个R P s 主定位点组成了1 个基本定 位系统满足3 2 1 原则可以保证中控面板总成 准确装配到仪表板本体总成上。其它7 个为辅助 R P S 点穿插在主定位点中间不但可以有效控制中 控面板总成与其他零件之间的配合间隙也起到防 止零件边角翘曲的作用。 图1 I中控面板总成R P S 点 - 4 5 - - 万方数据 2 0 1 0 中国汽车T 程学会年会优秀论文 中控面板总成上部与仪表板本体总成之间的间 隙见图1 2 ，是车内乘员视野范围内最突出的，由R 。、 R ：、R ，、尺。、R 。、尺。组成的局部R P S ，既能够保证此处 0 5m m 的间隙均匀同时也能将装配及制造公差累 积到车内乘员视野范围之外的中控面板总成下部。 图1 2 中控面板总成上部与仪表板本体之间间隙 由尺，、尺，、R ：、R 3 、凰、J R 5 、R 。组成的定位系统，通 过增加尺，辅助定位点，能够保证中控面板总成左、 右两侧与仪表板本体总成之间O 5m m 的间隙见图 1 3 ，并且保持间隙从上到下均匀。 图1 3中控面板侧部与仪表板本体之间间隙 5 4 杂物箱总成 杂物箱总成作为仪表板总成中最重要的运动零 件，采用旋转开启方式，旋转轴线通常为y 轴。根据 杂物箱总成自身的特点其R P S 点的布置既要保 证杂物箱总成能够准确装配又要放开1 个自由度 保证其能绕旋转轴线顺利开启。在满足3 2 一l 规则 的前提下。在铰链处布置5 个R P s 点，其中R ，、凰 限制总成的X 向定位；R 。限制总成的l ，向定位；R ：、 R ，限制整个总成的Z 向定位。见图1 4 。 图1 4 杂物箱总成R P S 定位点 在杂物箱左侧布置l ，向主定位点R ，使其在l ， 向上的装配及制造公差向杂物箱右侧累积。并在其 它定位点的配合下能够保证杂物箱总成左侧与仪 表板本体之间2 5r a i n 的间隙，见图1 5 。 在杂物箱总成的铰链上布置限制总成的Z 向 定位点尺：、R ，。能够保证杂物箱总成在旋转时的稳 定性。避免在开启或关闭的过程中与其上部装饰条 - 4 6 - 及右侧的前门护板相互干涉，见图1 6 。 图1 5 杂物箱总成左侧与仪表板本体之间间隙 图1 6 杂物箱总成与前门护板之l 司I 司隙 杂物箱锁总成是杂物箱总成中可变的Z 向定 位点。当杂物箱总成关闭时，锁总成起定位作用，杂 物箱总成的定位点为6 个，满足3 2 一l 规则。杂物箱 总成被固定在仪表板本体总成上：当锁总成失去定 位作用时整个杂物箱总成失去一个Z 向定位点 使杂物箱总成可以绕其旋转轴开启。 6 结束语 通过对一些车型的研究后。总结出以下几点( 以 装配方向为X 向的零件举例说明) 选择R P S 定位点 位置的方法： a 主定位点要满足3 2 一l 原则最优搭配形 式为3 X 一2 Y 一1 Z 或者是3 X 一2 Z ，_ l y 。 ， b X 向主定位点应尽量布置在零件边缘处 并在其问穿插一些辅助的X 向定位点使主定位点 与主定位点、主定位点与辅助定位点之间能够形成 多个三角平面。这些平面可以使零件牢同的同定到 其他零件上。 c y 、Z 向主定位点应尽量布置在车内乘员视 野范围内的重要间隙处这些细节地方是评价整车 内饰装配精良性的关键点其装配效果的好坏直接 影响整车品质。 参考文献 I 郭竹亭汽车车身设计长春：吉林科学技术出版社 1 9 9 4 2 黄天泽黄金陵汽车车身结构与设计北京：机械工业出 版社1 9 9 2 3V W 0 1 0 5 5 基准点系统一R P S - 图示法 ( 责任编辑帘青) 修改稿收到日期为2 0 1 0 年5 月1 7 日。 汽车技术 万方数据 RPS在仪表板总成设计中的应用RPS在仪表板总成设计中的应用 作者：周金涛， Zhou Jintao 作者单位：中国第一汽车集团公司技术中心 刊名： 汽车技术 英文刊名：AUTOMOBILE TECHNOLOGY 年，卷(期)：2010，“(7) 被引用次数：0次 参考文献(3条)参考文献(3条) 1.郭竹亭 汽车车身设计 1994 2.黄天泽.黄金陵 汽车车身结构与设计 1992 3.VW01055.基准点系统-RPS-图示法 相似文献(2条)相似文献(2条) 1.学位论文 佟静 RPS理论在车门上的应用 2003 RPS是德语单词REFERENZPUCKTSYSTEM(定位点系统)的缩写.其原理是:通过保证定位具有足够的精度来实现零件的加工精度,即零件的全部工序应保证 定位基准单一化原则.该文根据该理论的原理,详细讨论了车身定位点的五大原则,并以宝来车为例应用到车门的设计方案中,探讨了车门生产过程中的定 位问题,并给出了车门定位点的初步方案.该文对于汽车车