淺談尺寸工程在汽車開發(fā)中的應(yīng)用

安珂，李金山，李彥賀，鮑磊

（奇瑞商用車（安徽）有限公司，安徽 蕪湖 241000）

引言

隨車市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，汽車制造行業(yè)進入相對較快的發(fā)展階段，同時行業(yè)內(nèi)競爭形勢嚴峻。企業(yè)間為了生存，相互之間的競爭也越來越激烈，除了開發(fā)自身潛能及優(yōu)勢外，外觀及性能逐步成為企業(yè)間競爭的重要性之一。外觀匹配建立于前期產(chǎn)品開發(fā)、同步工程、工藝開發(fā)過程，所以企業(yè)必須大力發(fā)展尺寸工程技術(shù)，利用尺寸工程在車身結(jié)構(gòu)、工藝、制造和管理等各個流程進行尺寸公差優(yōu)化，在縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期的同時，提高裝配尺寸精度、降低開發(fā)成本，保質(zhì)保量完成白車身批量生產(chǎn)及持續(xù)改進，開展車身制造偏差的研究就顯得尤為急迫。本文簡單描述尺寸工程在汽車開發(fā)中的應(yīng)用。

1 尺寸工程概念

尺寸工程是完善設(shè)計和裝配制造的工程化過程，這個過程將滿足現(xiàn)實零件裝配能力和預先建立的產(chǎn)品尺寸的要求 ，是一個覆蓋產(chǎn)品設(shè)計、零件開發(fā)和過程制造全過程的概念，貫穿于概念開發(fā)、產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品認證和投產(chǎn)等各個階段的全過程。以滿足客戶質(zhì)量需求為目標，從各工程技術(shù)領(lǐng)域中提取出來用以規(guī)范化、系統(tǒng)化開展內(nèi)外飾觀匹配的全新的系統(tǒng)。主要包括整車尺寸目標制定、定位系統(tǒng)設(shè)計、公差分析與設(shè)計、測量計劃制定及尺寸管理等。尺寸工程主要內(nèi)容如下圖所示。

圖1

2 尺寸工程在汽車開發(fā)中的應(yīng)用

2.1 DTS定義

DTS全稱是Dimension Tolerance Specification，即整車的尺寸公差規(guī)范，其側(cè)重在整車內(nèi)外飾配合區(qū)域的間隙及平度尺寸公差要求。它直接面對用戶，是汽車外觀造型的重要組成部分，同時是衡量整車尺寸狀態(tài)的標準，代表了尺寸工作的最終目標。DTS公差一般是根據(jù)目標車型以及經(jīng)驗設(shè)定的，但是因為每個車型的車身機構(gòu)、造型和成本不同，供應(yīng)商水平也不盡相同，工藝制造水平不相同，DTS目標在初始設(shè)定后要根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計不斷地驗證和完善。一般名義值部分根據(jù)造型設(shè)計提出，產(chǎn)品、工藝、尺寸等部門提出合理化意見，造型根據(jù)合理化建議進行梳理及確認。而公差部分由尺寸公程提出，質(zhì)保部門進行監(jiān)控。通常我們采用尺寸鏈計算的方式對DTS目標進行驗證，這樣更快捷和更具有針對性。

2.2 GD&T定義

GD&T全稱是Geometric Dimension and Tolerance，這是歐美國家的叫法，翻譯成中文即幾何尺寸與公差，是一種用于代表形狀與位置公差的工程語言，可以更全面的定義零件的尺寸要求。主要包括幾何公差、尺寸公差及位置公差。包含定位基準及被測要素公差要求。GD&T圖紙是產(chǎn)品尺寸公差設(shè)計部門對于車身零部件制定的具體制造公差要求，用于指導與約束工裝供應(yīng)商模夾檢具設(shè)計、制造并促使實物零部件尺寸精度達到設(shè)計要求。--GD&T圖紙為零部件的制造精度 “立了法”。其主要內(nèi)容就是基準和公差。

零件圖的設(shè)計中應(yīng)遵循基準統(tǒng)一的原則。統(tǒng)一基準系統(tǒng)是傳統(tǒng)機械加工工藝設(shè)計的基本思想之一，在轎車車身的設(shè)計、制造和檢測過程中，我們常采用統(tǒng)一基準的方法避免設(shè)計基準、沖壓基準、焊裝基準和檢測基準等基準之間的變換，從而減少基準之間相互變換產(chǎn)生的誤差。

2.3 公差分析尺寸鏈計算

借助公差分析軟件（VSA/3DCS）或尺寸工程師的經(jīng)驗，對整車潛在的公差缺陷早期進行識別，提出可行的建議，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝設(shè)計，并進行理論上的驗證。公差分析的意義在于能夠在產(chǎn)品設(shè)計階段提前判斷裝配誤差，避免在生產(chǎn)階段發(fā)現(xiàn)問題導致成本及進度損失；提前在產(chǎn)品設(shè)計階段優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝設(shè)計，基于一個真實的虛擬原型識別出關(guān)鍵的尺寸特征；從而可以大量地節(jié)約成本；可以減少盲目的追求零部件精度來提高車身精度。

2.4 整車測量分析

2.4.1 測點設(shè)計類型

測點設(shè)計有兩種類型：夾具測點和車身測點。

（1）夾具測點：由夾具生成和保證的尺寸點，它對應(yīng)了夾具上的定位銷、定位面的三維位置。夾具測點的作用是為了幫助我們分析夾具或者裝配工藝的精度和穩(wěn)定情況，方便工裝調(diào)整。

（2）車身測點：主要在零件或者總成上設(shè)置的，反映產(chǎn)品設(shè)計上為了保證整車性能上某個功能的測量點。車身測點的作用是為了幫助我們判斷零件或者總成是否符合公差設(shè)計要求，能否保證功能。

2.4.2 測量方法

（1）檢具+樣板刀+三角間隙尺

多用于沖壓件和焊接分總成，用檢具的型面和邊緣與零件進行對比，主要測量零件在檢具中的邊緣區(qū)域，孔徑和孔位多用檢測銷進行檢測，對中央?yún)^(qū)域，多用樣板刀進行檢測。

（2）檢測支架+固定式三坐標

多用于單個零件及總成的全功能檢測，測量范圍受到檢測支架和固定式三坐標測量臂本身的限制。

（3）檢測支架+便攜式三坐標

2.5 匹配

匹配是對前期定義（包括基準、公差、DTS、測點、極差等信息）的一種驗證，認證先期尺寸工程策劃活動和最終產(chǎn)品尺寸制造工藝與技術(shù)要求一致性的過程。是尺寸認證的重要環(huán)節(jié)。工作思路：檢測實車匹配狀態(tài)——尋找問題源——確定調(diào)整方案——調(diào)整（模具、檢具、裝配方案）——檢查調(diào)整結(jié)果匹配不僅光柱零件還注重認證工藝、設(shè)計、制造系統(tǒng)。通過匹配活動，指導零件、工藝、工裝、設(shè)計進行整改，來滿足最終的DTS需求。

2.6 數(shù)據(jù)收集分析

根據(jù)測量計劃要求，確定測量頻次及測量數(shù)量，通過CMM 測量對車輛進行數(shù)據(jù)收集分析，對日常車輛狀態(tài)進行監(jiān)控，使整改生產(chǎn)過程處于統(tǒng)計控制下的穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2

3 尺寸工程開發(fā)流程

3.1 概念開發(fā)階段

在概念開發(fā)階段，尺寸工程主要工作內(nèi)容有競品車型DTS分析、初版DTS設(shè)計、CAS及M1數(shù)據(jù)校核、初版GD&T圖紙編制、三維仿真分析、潛在數(shù)據(jù)公差干涉分析。

3.2 產(chǎn)品開發(fā)階段

在產(chǎn)品開發(fā)階段，尺寸工程主要針對工藝工裝方案、RPS及工序圖卡輸出第二版GD&T、第二版DTS、第二輪公差干涉檢查，最終版A面及M2數(shù)據(jù)一致性校核。

圖3

3.3 產(chǎn)品認證階段

產(chǎn)品認證階段，尺寸工程主要針對檢具一致性審核、測量表、功能尺寸檢測等輔助分析評審，并完成Cubing及MB匹配問題整改及優(yōu)化，輸出第三版GD&T圖紙和DTS。

3.4 批產(chǎn)階段

尺寸工程屬于長期優(yōu)化工作，根據(jù)售后反饋不斷完善產(chǎn)品外觀尺寸，并逐步刷新DTS,以滿足更多客戶需求。

圖4

4 結(jié)束語

尺寸工程貫穿于整個產(chǎn)品開發(fā)的全過程，在縮短開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，提高車身品質(zhì)方面發(fā)揮著重要作用。在后續(xù)的車型開發(fā)中，希望通過進一步優(yōu)化尺寸工程的工作，建立尺寸偏差分析數(shù)據(jù)庫平臺及測量數(shù)據(jù)收集分析系統(tǒng)，精度把握零部件及車身的實物偏差，提升整車的制造水平。

參考文獻

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