乘用車整車尺寸匹配方案的發(fā)展研究

王鵬 趙國初

上汽通用汽車有限公司VME尺寸工程科 上海市 200120

隨著社會的發(fā)展，乘用車的外觀造型和匹配質(zhì)量在人們的購車標準中所占的比重越來越高[1]，匹配質(zhì)量也是各個整車廠的重要質(zhì)量目標之一，但由于尺寸工程比較復(fù)雜，其穩(wěn)定性控制相對困難，需要持續(xù)的關(guān)注與維護，因此從整車開發(fā)及制造的各個階段進行尺寸系統(tǒng)的研究與維護就尤為重要。

1 制造質(zhì)量

制造質(zhì)量即注重來料質(zhì)量，注重進廠后的加工過程控制，但隨著造型日新月異的變化，匹配界面的敏感度增加，僅僅依靠“制造質(zhì)量”來保證整車尺寸配合已經(jīng)成為艱難的任務(wù)，往往零件尺寸質(zhì)量0.1mm的提高會耗費大量的人員及設(shè)備資源，這就需要工程設(shè)計方面的研究和突破；

2 工程設(shè)計質(zhì)量

2.1 “尺寸鏈”簡介

“尺寸鏈”是指一組相互聯(lián)系，且按一定順序排列的封閉尺寸組合[2]。它包含產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝設(shè)計、零件、工裝等所有的影響因素。尺寸鏈與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝設(shè)計關(guān)系緊密，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計越穩(wěn)健，制造工藝設(shè)計越優(yōu)化，尺寸鏈越短，系統(tǒng)穩(wěn)定性越好。反之，結(jié)果則會相反。

2.2 提高“設(shè)計質(zhì)量”的實質(zhì)－縮短尺寸鏈

（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計改進案例。傳統(tǒng)加油小門的結(jié)構(gòu)設(shè)計一般包括，側(cè)圍外板、加油管罩、加油小門三個零件。如圖1所示：

另一種結(jié)構(gòu)是加油小門直接定位在側(cè)圍外板上，如圖2所示：

通過圖1及圖2的對比可以看出，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，縮短了尺寸鏈，減少了影響因素，提高尺寸穩(wěn)定性

（2）制造工藝設(shè)計改進案例。后風(fēng)擋與側(cè)圍的配合區(qū)域的安裝工藝一般是后舉門通過安裝工裝固定在白車身上，后風(fēng)擋再安裝在后舉門上，形成后風(fēng)擋與側(cè)圍的配合界面，后風(fēng)擋通過自身銷釘定位在后舉門上，如圖3所示：

另一種是不使用后風(fēng)檔定位銷，而是通過工藝方案，使用間隙塊來保證后風(fēng)擋和側(cè)圍的相對間隙后，再把后風(fēng)擋固定在后舉門上，即以側(cè)圍的位置為基準，如圖4所示：

通過圖3和圖4的對比我們可以看出，通過制造工藝設(shè)計的改進，大大縮短了尺寸鏈，減少了影響因素，尺寸的穩(wěn)定性也有顯著提高。

3 “造型質(zhì)量”階段

造型不僅是客戶的外觀感受，也已經(jīng)成為一種保證整車尺寸配合重要的技術(shù)方案。造型方案的核心在于弱化和簡化尺寸配合，同時兼顧感官質(zhì)量的有力方法。

圖1 傳統(tǒng)加油小門結(jié)構(gòu)、工藝示意圖

圖2 模塊式加油小門結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 后風(fēng)擋自身銷釘定位工藝示意圖

圖4 后風(fēng)擋間隙塊定位工藝示意圖

圖5 軟件渲染整車示意圖

3.1 造型評估方法

在整車開發(fā)前期，造型開發(fā)的過程也是尺寸敏感性評估的關(guān)鍵時期，通過虛擬評估及物理模塊評估，達到優(yōu)化造型，滿足尺寸友好性及改善感官質(zhì)量的目的。

（1）虛擬評估。虛擬評估即利用渲染軟件對工程數(shù)模進行渲染，將車體顏色及自然光源等環(huán)境因素加入到評估中去，最大程度上還原真車狀態(tài)。在造型確定的初始階段，可通過虛擬評估對造型的尺寸友好性進行評判，提出分型線優(yōu)化，平整度弱化等有利于尺寸可達性的要求，以達到優(yōu)化匹配界面的目的。如圖5所示。

（2）物理模擬塊評估。通過虛擬評估可以判斷出大部分的問題，但是一些敏感且較難評判的區(qū)域還是存在，這就需要通過物理評估的方式進行評估；物理評估有整車模型及桌面模型兩種形式；整車模型是基于整車數(shù)模，采用1：1完全模擬實車制造出的，全尺寸呈現(xiàn)整車各項特征，可以充分有效的評估問題，如圖6a所示，評判A柱區(qū)域的匹配狀態(tài)及風(fēng)險點；桌面模型是針對特定匹配特征制作的局部模型，其優(yōu)點在于可在DTS范圍內(nèi)調(diào)整間隙平整度，充分評估實際造車過程中的可能性，將實車制造的更改風(fēng)險降到最低；如圖7所示，大燈，前蓋與翼子板匹配處的老鼠洞問題，在實車制造的前期進行識別。

3.2 造型優(yōu)化評估方案

（1）弱化匹配敏感度。采用了造型方案和未使用造型方案的兩種車型對比，參見圖7：

從主視角觀察，通過屋檐式造型方案，掩蓋了零件的分型線，弱化了尺寸配合Gap和Flush的敏感度，因此此處界面的配合即使有所偏差，也不影響到客戶的滿意度。

（2）設(shè)定公差釋放區(qū)域。采用了造型方案和未使用造型方案的兩種車型對比，如圖8所示，前蓋前后方向的配合，左圖車型沒有公差釋放區(qū)域，前端與前保，后端與翼子板都有重要的尺寸配合，這對制造的要求高，很難同時兼顧前后兩端的尺寸配合，而右圖車型，后端通過造型設(shè)定了公差釋放區(qū)域，保證前蓋與翼子板前端配合即可，降低了制造難度。

（3）減少零件配合界面。采用了造型方案和未使用造型方案的兩種車型對比，圖9所示，左圖車型前大燈有三個配合界面：前蓋、前保、翼子板，而有圖車型通過造型方案，對分型線進行了調(diào)整，使得大燈只有兩個配合界面：翼子板和前保，配合界面越少對工程和制造而言，需要兼顧的零件越少，越容易實現(xiàn)DTS的目標。

圖6 整車模型示意圖

圖8 設(shè)定公差釋放區(qū)域造型方案對比圖

圖7 屋檐式造型方案對比

以上所舉方案是造型方案的幾種示例，在實際項目開發(fā)過程中，類似的方案還有很多，只要及時跟蹤與推進，在不影響造型主意圖的情況下，造型方案是整車開發(fā)的理想手段。

4 結(jié)語

造型質(zhì)量越高，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝設(shè)計、以及最后的制造質(zhì)量控制等挑戰(zhàn)就會越小，也越容易滿足DTS的目標和客戶的要求。所以在整車開發(fā)前期運用造型優(yōu)化方案解決尺寸匹配問題，既是造型工程師和產(chǎn)品工程師面臨的挑戰(zhàn)，也已經(jīng)成為工程技術(shù)中心的核心競爭力之一。

圖9 減少配合界面造型方案對比圖