淺析汽車鈑金件GD&T公差設(shè)計(jì)方法

何 亮

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 510635）

國(guó)內(nèi)外對(duì)于尺寸公差都有一系列完善的管理系統(tǒng)。并設(shè)置了相應(yīng)的尺寸工程師以及尺寸部門，這些都是對(duì)尺寸公差更為深入的管理方式，對(duì)弈整車的概念研發(fā)階段，這些管理結(jié)構(gòu)就介入到尺寸公差管理工作中。經(jīng)過(guò)造型階段、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、工藝檢驗(yàn)、工裝研發(fā)等等階段后，尺寸公差都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的控制與管理，并且很多企業(yè)都選擇運(yùn)用先進(jìn)的公差控制計(jì)算方法或軟件對(duì)公差進(jìn)行模擬計(jì)算，并預(yù)測(cè)尺寸公差范圍，并為了保證問(wèn)題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與解決。GD&T就是各個(gè)汽車制造廠商最為常用的尺寸公差控制手段之一。

GD&T是具體制造公差要求，這種要求時(shí)設(shè)計(jì)部門對(duì)汽車零部件產(chǎn)品制定的，同時(shí)在約束指導(dǎo)供應(yīng)商供應(yīng)的零部件達(dá)到設(shè)計(jì)制定的尺寸精度要求。即零部件的制造精度在GD&T圖樣中要表示相應(yīng)的精度要求。同時(shí)對(duì)汽車零部件精度的相應(yīng)檢測(cè)表與檢測(cè)方案也提出相應(yīng)的要求。

在編制鈑金件GD&T圖樣的過(guò)程中，需要制定多版圖樣。第一版GD&T圖樣需要明確零件基準(zhǔn)及檢測(cè)位置的數(shù)量，這樣就可以支持檢具的招標(biāo)報(bào)價(jià)。第二版GD&T圖樣應(yīng)該滿足BASE下圖加工及檢具標(biāo)準(zhǔn)件采購(gòu)要求，并對(duì)檢具設(shè)計(jì)提供支撐。第三部GD&T圖樣應(yīng)該支持檢具加工、裝配以及檢測(cè)，并對(duì)應(yīng)凍結(jié)數(shù)模。

1 GD&T公差設(shè)計(jì)原則

保證功能的實(shí)現(xiàn)，是GD&T公差的基本設(shè)計(jì)目的。通過(guò)設(shè)計(jì)者分析相應(yīng)零件應(yīng)該具備的功能，在運(yùn)行尺寸鏈等工作的同時(shí)，設(shè)計(jì)制定出合理的公差。

2 GD&T公差設(shè)計(jì)方法

公差設(shè)置是GD&T編制的重點(diǎn)。零件的工藝水平能達(dá)到怎樣水準(zhǔn)的制造公差是設(shè)計(jì)公差前首先需要確認(rèn)的問(wèn)題。制造公差累積和基準(zhǔn)公差是鈑金件總成公差的兩個(gè)主要決定因素。確定某一環(huán)節(jié)的制造公差和基礎(chǔ)公差后可以推算出各個(gè)工序的公差，而正太分布統(tǒng)計(jì)法也是經(jīng)濟(jì)實(shí)用且一般采用的計(jì)算方式。這種計(jì)算方式將各個(gè)環(huán)節(jié)的工程平方后再進(jìn)行開(kāi)方，又稱為六西格瑪?shù)恼植冀y(tǒng)計(jì)法。

2.1 基礎(chǔ)公差

制造工藝所能達(dá)到的水平，其設(shè)備既定公差就是基礎(chǔ)公差。如果在分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)公差難以滿足要求的時(shí)候，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或調(diào)整制造工藝使一般滿足零件功能需求的方式。具體方法可以采用滑動(dòng)搭接結(jié)構(gòu)，或者采用機(jī)器人中頻焊接。如果以上兩種方法都不能滿足零件的功能要求，就需要對(duì)基礎(chǔ)公差進(jìn)行提升，并采取相應(yīng)措施提高鈑金單件制造工藝水平，距離可以通過(guò)提高模具加工制造工藝水平等方式。

鈑金單件的基礎(chǔ)公差一般會(huì)有一個(gè)參考取值范圍，但在特殊情況下也會(huì)對(duì)基礎(chǔ)公差進(jìn)行一定的提升。

2.2 制造公差

每一種工藝在制造鈑金件總成是產(chǎn)生的公差叫做制造公差。這種公差的產(chǎn)生原因主要是在前公差基礎(chǔ)上后工序的工藝公差進(jìn)行累計(jì)而導(dǎo)致的。凸焊公差是制造公差的主要組成部分。而凸焊公差又包括凸焊螺柱和凸焊螺母。

凸焊公差、點(diǎn)焊公差、植焊公差是比較基礎(chǔ)的制造公差種類。焊接設(shè)備公差與焊接夾具公差、點(diǎn)焊鈑金件公差共同組成點(diǎn)焊公差。其公差范圍一般在±（0.3～0.5）mm。

2.3 總成公差計(jì)算

計(jì)算該檢測(cè)目標(biāo)與基準(zhǔn)之間的尺寸鏈即為總成檢測(cè)目標(biāo)公差。主要的尺寸鏈計(jì)算方法有如下兩種：統(tǒng)計(jì)法又稱概率法，即通過(guò)利用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理并結(jié)合成環(huán)分布形式來(lái)推導(dǎo)計(jì)算出封閉環(huán)公差的計(jì)算方法。或者采用極值法，及所有組成環(huán)公差的和即使封閉環(huán)公差。

在實(shí)際的汽車生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在調(diào)試工作結(jié)束以后，生產(chǎn)處于穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)時(shí)，生產(chǎn)的實(shí)際尺寸分布處于正態(tài)分布情況，封閉環(huán)公差即目標(biāo)公差激素各個(gè)組成環(huán)公差的平方和開(kāi)放，這種方法也被叫做均方根法。

3 結(jié)語(yǔ)

汽車尺寸工程本身包含了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)制造等汽車制造的重要工藝過(guò)程。其中GD&T圖樣設(shè)計(jì)占據(jù)著舉足輕重的位置。在工程師繪制GD&T圖樣時(shí)，需要設(shè)計(jì)者堅(jiān)持不懈地提升自我對(duì)汽車制造行業(yè)的整體認(rèn)知水平，并且能夠在GD&T的基準(zhǔn)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，同時(shí)完善設(shè)計(jì)資料庫(kù)，為以后新車型提供有效參考。