史紅雨

摘 要：車身的質(zhì)量和精度直接影響著后序的整車裝配精度和性能，是汽車制造工序中最為重要的環(huán)節(jié)。本文簡(jiǎn)要論述了車身尺寸工程在整車開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重要性和工作內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：車身；尺寸工程；公差設(shè)定和控制

車身制造偏差是全球汽車廠普遍存在的質(zhì)量問(wèn)題，它直接影響了整車的風(fēng)噪、密封、外觀、裝配性能等，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段還可能延長(zhǎng)產(chǎn)品的投放周期和增加設(shè)計(jì)成本。那么，在整車開(kāi)發(fā)過(guò)程中怎樣科學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尺寸和公差，同時(shí)對(duì)其監(jiān)測(cè)管理從而更加科學(xué)、合理、有效地保證車身質(zhì)量則至關(guān)重要。這個(gè)過(guò)程我們稱之為“車身尺寸工程”。

一、尺寸工程定義和目標(biāo)

所謂“尺寸工程”：以滿足客戶質(zhì)量需求為目標(biāo)，以車身裝配尺寸精度為核心，在車身整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)用各種軟件和經(jīng)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，針對(duì)車身尺寸和公差系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，在SE小組的協(xié)同工作下，有效地縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、減低開(kāi)發(fā)成本并保證批量制造質(zhì)量的穩(wěn)定和持續(xù)改進(jìn)過(guò)程。

二、尺寸工程組織構(gòu)架

無(wú)論怎樣智能的軟件和科學(xué)的分析手段都是需要輸入條件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是由來(lái)源于公司各相關(guān)部門及供應(yīng)商的經(jīng)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)、流程、生產(chǎn)能力等多方面因素構(gòu)成。因此，“尺寸工程”的組織成員涉及廣泛，包括設(shè)計(jì)、工藝、質(zhì)量、生產(chǎn)、采購(gòu)及供應(yīng)商等各部門參與并相互協(xié)作，同時(shí)保證按照設(shè)定目標(biāo)完成自己本職工作，才能最終達(dá)到產(chǎn)品的質(zhì)量要求。

三、尺寸工程內(nèi)容和流程

尺寸工程主要包括兩方面內(nèi)容：尺寸公差設(shè)計(jì)、尺寸公差控制和管理。

尺寸公差設(shè)計(jì)：根據(jù)定義的最終質(zhì)量目標(biāo)，借助科學(xué)的公差分析手段和公司的經(jīng)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)，逐級(jí)進(jìn)行整車、車身、分總成、單件的定位系統(tǒng)及公差的設(shè)計(jì)、測(cè)量點(diǎn)設(shè)計(jì)，并在不斷的計(jì)算中優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)。從而滿足質(zhì)量目標(biāo)的要求。

尺寸公差控制和管理：根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的尺寸公差進(jìn)行模、夾、檢具等工裝的方案制定，測(cè)量控制，尺寸一致性的控制、管理。

尺寸工程流程簡(jiǎn)單總結(jié)：設(shè)計(jì)→驗(yàn)證→優(yōu)化。具體內(nèi)容如下：

（一） DTS目標(biāo)的定義

所謂DTS（英文全稱：Dimension Tolerance Specification）：整車的尺寸公差規(guī)范。它可分為兩部分：一是“外觀質(zhì)量特性”：主要側(cè)重整車外觀匹配區(qū)域的間隙、面差等的尺寸公差要求，因其直接面對(duì)用戶，是汽車外觀造型的重要組成部分，同時(shí)也是車身工藝制造水平的體現(xiàn)。另一部分指“性能質(zhì)量目標(biāo)”：主要包括除外觀外對(duì)其他功能部件裝配性能要求，也是間接的對(duì)車身質(zhì)量的要求。尺寸工程工作都是以DTS目標(biāo)為核心展開(kāi)。DTS的設(shè)定通常根據(jù)競(jìng)品車及經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，采用尺寸鏈的計(jì)算方式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)合理性，同時(shí)也避免盲目降低零件的公差，節(jié)約成本。

（二） RPS定位系統(tǒng)和公差的設(shè)定

RPS（Reference Point System）系統(tǒng)的建立是保證車身尺寸最基本原則。對(duì)于車身制件，RPS點(diǎn)選取應(yīng)遵循N-2-1原則，并且布置在工藝性良好、區(qū)域穩(wěn)定的部位，與車身坐標(biāo)系平行，同時(shí)從設(shè)計(jì)、工裝、裝配到檢測(cè)均要遵循統(tǒng)一、一致的原則，以確保車身、零部件的匹配位置精度受到控制。RPS的主旨就是確保制造過(guò)程可重復(fù)性和可靠性。它的確定是由SE小組成員共同商討完成。

公差設(shè)定：公差設(shè)定原則：是在保證質(zhì)量和性能要求下與生產(chǎn)成本找出最佳平衡點(diǎn)，制定切實(shí)可行的公差。公差過(guò)大會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題；過(guò)小，會(huì)加大生產(chǎn)成本。制定公差需考慮工藝可行性。各級(jí)單件、總成的公差設(shè)計(jì)需要滿足DTS目標(biāo)和性能目標(biāo)；按照自下而上的方式累積到整車，然后與各目標(biāo)值進(jìn)行比對(duì)；對(duì)于超標(biāo)的公差，根據(jù)具體情況通過(guò)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)進(jìn)行協(xié)調(diào)，或修改目標(biāo)值。

各公司根據(jù)自己的工藝制造水平都有自己的公差標(biāo)準(zhǔn)，這些基本公差就是公差設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，也是尺寸工程的基礎(chǔ)和條件。在公差的設(shè)定過(guò)程中，也確定了車身分總成、總成的公差目標(biāo)和被測(cè)要素。

（三）公差計(jì)算和GD&T圖紙

公差計(jì)算：通過(guò)輸入的數(shù)模、基準(zhǔn)和公差、裝配順序及關(guān)鍵尺寸定義等信息進(jìn)行計(jì)算或動(dòng)態(tài)模擬，來(lái)計(jì)算和反映總成、零部件在實(shí)際裝配中各環(huán)節(jié)偏差貢獻(xiàn)因子的情況。一般有兩種計(jì)算方法：

二維算法：多用于白車身總成、分總成的公差指定，核心就是均方根法 。

公式：，其中Tn代表定位、裝配關(guān)系等不同尺寸鏈的公差。

三維算法：采用公差分析軟件（如：VisVSA等）創(chuàng)建模型，進(jìn)行仿真和分析。適用于形狀復(fù)雜，多條鏈環(huán)的局部區(qū)域。

GD&T圖紙（Geometry Dimension and Tolerance）：形位公差，它包括定位基準(zhǔn)及被測(cè)要素的公差要求。最終確定的GD&T的圖紙是對(duì)零部件的具體制造公差要求。用于指導(dǎo)與約束模、夾、檢具等工裝的設(shè)計(jì)與制造并促使實(shí)物零部件尺寸精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（四）工裝的設(shè)計(jì)和制造

工裝的設(shè)計(jì)和制造要滿足上述定位基準(zhǔn)的統(tǒng)一和傳承、公差分配的原則的同時(shí)，也要考慮操作性的方便，利于焊點(diǎn)質(zhì)量和最終車身尺寸的保證。安裝調(diào)試過(guò)程中采用三坐標(biāo)檢測(cè)將精度調(diào)整、控制在公差要求范圍內(nèi)。

（五）測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常包括三方面內(nèi)容：工具的選用、測(cè)量點(diǎn)確定、測(cè)量文件的輸出。

設(shè)備確定：根據(jù)上述車身總成、功能尺寸等公差的要求，應(yīng)規(guī)劃采用什么樣的手段進(jìn)行測(cè)量、控制和管理，通常采用檢具、三坐標(biāo)離線檢測(cè)、在線激光檢測(cè)等方法。測(cè)量點(diǎn)確定：根據(jù)GD&T圖制定。車身測(cè)量點(diǎn)通常包括：工序測(cè)點(diǎn)、功能測(cè)點(diǎn)、外觀測(cè)點(diǎn)。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的不同階段檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量、位置都有所變化，后序生產(chǎn)穩(wěn)定后根據(jù)實(shí)際情況可逐漸減少。測(cè)量文件的編制：在測(cè)量文件中應(yīng)包括上述所闡述的定位系統(tǒng)、精度公差要求、使用工具、監(jiān)控的點(diǎn)位及頻次等方面。從單件到總成都需要制作完整的檢測(cè)文件，以便統(tǒng)計(jì)、分析和改進(jìn)。

（六）生產(chǎn)階段的尺寸管理

在批量裝車、測(cè)量、匹配、安裝的過(guò)程中積累真實(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)上述方法計(jì)算，對(duì)最初所設(shè)定的工序流程、定位、測(cè)點(diǎn)、公差通過(guò)計(jì)算分析優(yōu)化和改進(jìn)，最終滿足我們的質(zhì)量要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

車身尺寸工程是個(gè)長(zhǎng)久的事業(yè)，在不斷驗(yàn)證和優(yōu)化中敦促我們不斷加強(qiáng)和完善企業(yè)統(tǒng)一的管理化、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、流程、規(guī)范系統(tǒng)化的工作，同時(shí)提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平、工藝設(shè)計(jì)水平及工藝裝備制造水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉征.白車身尺寸工程概述[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2012（07）： 37-42.