基于用戶(hù)感知的汽車(chē)尺寸工程評(píng)審方法

王珂等

摘要：汽車(chē)尺寸工程評(píng)審在十年前主要注重DTS定義的可實(shí)現(xiàn)性分析，所以評(píng)審方法主要是采用尺寸鏈計(jì)算分析公差分配的合理性。近幾年隨著客戶(hù)對(duì)汽車(chē)外觀內(nèi)飾間隙面差精致度的述求，尺寸工程評(píng)審將工作重心轉(zhuǎn)移到了造型分縫及斷面評(píng)審上，從源頭上去識(shí)別DTS定義的合理性。

關(guān)鍵詞：尺寸工程；感知質(zhì)量；DTS間隙面差；A面

中圖分類(lèi)號(hào)：U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2550（2018）01-0014-06

引言

近年來(lái)中國(guó)汽車(chē)消費(fèi)市場(chǎng)日益成熟，消費(fèi)者的消費(fèi)理念也日趨理性。人們購(gòu)車(chē)時(shí)往往樂(lè)于在外觀、價(jià)格、性能等方面尋求合適的平衡點(diǎn)，其中外觀感知質(zhì)量即是對(duì)質(zhì)量的直接要求，而且隨著汽車(chē)社會(huì)的發(fā)展這種要求也越來(lái)越高，汽車(chē)制造的高水平同樣體現(xiàn)在做工精致上。

如何能在汽車(chē)造型、A面及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中就將外觀的做工精致考慮進(jìn)來(lái)，是所有汽車(chē)整車(chē)廠尤其是自主品牌尤其需要注意的，因?yàn)樽龉ぞ陆^對(duì)不是僅僅在制造過(guò)程中去控制就可以實(shí)現(xiàn)的，它一定是從最早的造型分縫到后續(xù)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)中就應(yīng)該被充分考慮，并且通過(guò)前期的油泥模型、銑削模型、快速樣件等每一輪的模型驗(yàn)證過(guò)，最后在實(shí)車(chē)調(diào)制制造過(guò)程中，嚴(yán)格控制零部件及白車(chē)身的實(shí)物質(zhì)量，同時(shí)對(duì)前期的設(shè)計(jì)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，通過(guò)每個(gè)調(diào)試階段的實(shí)物評(píng)審后，最終才能在客戶(hù)那里接受最后的檢驗(yàn)。

2基于用戶(hù)感知的汽車(chē)尺寸工程評(píng)審方法概述

2.1汽車(chē)尺寸工程評(píng)審流程

一套完整的汽車(chē)尺寸工程評(píng)審流程應(yīng)該包含DTS開(kāi)發(fā)，DTS驗(yàn)證及修正，DTS總結(jié)三個(gè)過(guò)程，如下圖1所示，在汽車(chē)公司尺寸工程專(zhuān)業(yè)發(fā)展的早期，尺寸工程專(zhuān)業(yè)在DTS開(kāi)發(fā)過(guò)程中投入過(guò)少，往往將精力重點(diǎn)放在了制造可行性，即工藝可行性分析及DTS的驗(yàn)證回顧工作中。

過(guò)去十年里，汽車(chē)尺寸工程評(píng)審的工作主要集中在制造的可實(shí)現(xiàn)性分析上，尺寸工程師在DTS設(shè)計(jì)階段，主要是做尺寸偏差分析，以二維尺寸鏈計(jì)算為主，最近幾年三維尺寸鏈開(kāi)始普及，根據(jù)產(chǎn)品的定位設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析，通過(guò)尺寸鏈計(jì)算，來(lái)確定配合產(chǎn)品的內(nèi)外部間隙面差DTS定義中的公差帶是否合理，通過(guò)評(píng)審，體現(xiàn)在DTS的發(fā)布文件中。

這種評(píng)審方法帶來(lái)的問(wèn)題：尺寸工程最終向客戶(hù)交付的是擁有精致美學(xué)感知間隙面差的車(chē)，而客戶(hù)并不關(guān)心我們間隙面差的公差帶是否定義合理，尺寸工程的評(píng)審方法無(wú)法很好地滿(mǎn)足客戶(hù)的直接需求。

而基于用戶(hù)感知的汽車(chē)尺寸工程評(píng)審方法則將工作重點(diǎn)集中在DTS美學(xué)目標(biāo)的設(shè)定及評(píng)審上，包含間隙面差理論值的設(shè)定，公差帶的設(shè)定，R角的設(shè)定及平行度對(duì)稱(chēng)度的設(shè)定，而DTS評(píng)審的內(nèi)容除了曾經(jīng)的數(shù)據(jù)符合性、功能可行性、公差可行性即工藝可行性以外，新增了美學(xué)感知的評(píng)審。

2.2汽車(chē)尺寸工程評(píng)審內(nèi)容概述

在DTS開(kāi)發(fā)過(guò)程中，尺寸工程主要的工作是牽頭DTS的定義，定義內(nèi)容包含間隙面差的名義值、公差帶、R角定義及平行、對(duì)稱(chēng)度，如下圖2所示。

在DTS初版定義完成后，緊接著就需要開(kāi)展DTS的評(píng)審工作了，DTS的評(píng)審工作內(nèi)容主要包含數(shù)據(jù)符合性的評(píng)審、功能可行性、公差可行性、工藝可行性及美學(xué)感知五方面的評(píng)審。

其中數(shù)據(jù)可行性的評(píng)審主要內(nèi)容是：保證A面數(shù)據(jù)與DTS定義的符合性，針對(duì)每一版發(fā)布的A面進(jìn)行數(shù)據(jù)校核，檢查間隙、面差定義的均勻性，是否有突變的面，R角的數(shù)據(jù)是否與定義一致，如圖3所示：

功能可行性的評(píng)審內(nèi)容主要是：需要考慮兩種狀態(tài)，一種是理論的間隙面差定義下的運(yùn)動(dòng)校核，另一種是間隙面差在公差帶的極限位置時(shí)，是否會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的風(fēng)險(xiǎn)，兩種運(yùn)動(dòng)校核接收標(biāo)準(zhǔn)不同。還有可開(kāi)啟零件的冰凍試驗(yàn)對(duì)間隙的要求，運(yùn)動(dòng)件對(duì)過(guò)沖的功能間隙要求等，如圖4所示。

公差可行性的評(píng)審內(nèi)容主要是：利用二維或三維尺寸鏈計(jì)算，分析公差帶的制造可實(shí)現(xiàn)性，如圖5所示：

工藝可行性評(píng)審的主要內(nèi)容是：沖壓工藝專(zhuān)業(yè)需要考慮外覆蓋鈑金件圓角的沖壓可行性，油漆工藝需要考慮電泳液通過(guò)對(duì)最小間隙的要求等，如圖6所示。

美學(xué)感知評(píng)審的主要內(nèi)容是：在A面數(shù)據(jù)發(fā)布的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)A面的虛擬渲染模型及實(shí)物銑削模型，分析分縫間隙的目視均勻性、分縫間隙的穿透性、視覺(jué)間隙的大小、面差在公差帶范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)的分模線(xiàn)外露、多條分縫交匯處形成的孔洞現(xiàn)象，如圖7所示：

3基于用戶(hù)感知的汽車(chē)尺寸工程評(píng)審方法應(yīng)用

3.1美學(xué)感知評(píng)審的區(qū)域劃分

外部區(qū)域主要按前臉、側(cè)臉及上臉、后臉三個(gè)區(qū)域劃分，如下圖8所示，前臉的重點(diǎn)分縫線(xiàn)用紅色標(biāo)示，側(cè)臉及上臉的重點(diǎn)分縫線(xiàn)用綠色標(biāo)示，后臉的重點(diǎn)分縫線(xiàn)用藍(lán)色標(biāo)示。

內(nèi)部區(qū)域主要按主副儀表區(qū)域，如圖9所示，重點(diǎn)分縫區(qū)域已經(jīng)標(biāo)示，側(cè)部護(hù)板區(qū)域，如圖10所示。

而內(nèi)外部的其他區(qū)域，一部分是由零部件的供應(yīng)商來(lái)定義的，比如保險(xiǎn)杠內(nèi)部的格柵與表皮、表皮與霧燈的配合界面、門(mén)護(hù)板內(nèi)部的扶手與按鍵的配合界面，一部分是由于美學(xué)感知的敏感度不是很高，比如地毯及行李箱內(nèi)部毛氈件，這部分暫未納入到DTS美學(xué)感知評(píng)審的重點(diǎn)區(qū)域中來(lái)。

3.2美學(xué)感知評(píng)審在汽車(chē)尺寸工程評(píng)審中的應(yīng)用

3.2.1關(guān)注分縫間隙的目視均勻性

涉及分縫間隙目視是否均勻的都是分縫線(xiàn)比較長(zhǎng)的界面，在車(chē)身上前臉主要有機(jī)罩與翼子板的分縫線(xiàn)，機(jī)罩與前保的分縫線(xiàn)。側(cè)臉主要有翼子板、前門(mén)、后門(mén)三條分縫線(xiàn)，后臉上主要就是背門(mén)、行李箱與兩側(cè)的Y向分縫線(xiàn)了。

其中最為復(fù)雜的分縫線(xiàn)是機(jī)罩與翼子板的分縫，機(jī)罩與翼子板配合斷面按照配合的角度不同，可分為三種劃分形式，如下圖所示，第一種斷面形成的機(jī)罩與翼子板的間隙是純Y向的，如圖11所示，第二種斷面形成的機(jī)罩與翼子板的間隙是分別有Y向和Z向分量的，如圖12所示，第三種斷面形成的機(jī)罩與翼子板的間隙是純Z向的，如圖13所示。

目前三種斷面理論的間隙都是均勻的，但是面差的設(shè)計(jì)往往是變化的，第一種斷面設(shè)計(jì)時(shí)要考慮面差公差的波動(dòng)，定義好極限公差位置的面差值。面差的變化對(duì)視覺(jué)間隙影響比較大，第一種斷面形式機(jī)罩與翼子板是Y向間隙時(shí)，理論面差一般要定義機(jī)罩低進(jìn)翼子板1mm，這樣極限公差位置時(shí)，機(jī)罩與翼子板是平的，如果機(jī)罩高于翼子板，易給人視覺(jué)感受機(jī)罩沒(méi)有關(guān)閉好的感覺(jué)。

對(duì)于第三種斷面，機(jī)罩與翼子板是Z向間隙時(shí)，要定義機(jī)罩面差高于翼子板。這樣定義在正視角度時(shí)，間隙可以保證不可視，看起來(lái)車(chē)型前臉很寬，易給客戶(hù)帶來(lái)車(chē)的體積很大的感受。

而第二種斷面形式，機(jī)罩與翼子板的間隙分別有Y向和Z向分量的，分縫線(xiàn)是最為復(fù)雜的，機(jī)罩與翼子板的大致分縫線(xiàn)走勢(shì)如下圖三種，在這三種的基礎(chǔ)上會(huì)演變出其他細(xì)微的調(diào)整方式，這種分縫形式形成的間隙極易在弧度較大的區(qū)域形成視覺(jué)間隙不均，如下圖14所示紅色圈出區(qū)域。

針對(duì)第二種斷面形式中弧度較大的區(qū)域，因?yàn)檫@種分縫的線(xiàn)同時(shí)有Y向和Z向的分量，所以從不同的視角看，對(duì)間隙均勻性的感受也不同，在應(yīng)用虛擬渲染在面差極限位置時(shí)看整段間隙時(shí)，要考慮正視角、側(cè)視角、后視角、45度視角四個(gè)方向，在面差極限位置時(shí)，視覺(jué)間隙是否可以接受，如果不能接受，需要調(diào)整面差的公差帶或理論值。

3.2.2關(guān)注分縫的間隙穿透性

在一些鈑金翻邊較短的區(qū)域，比如翼子板與大燈的配合界面，機(jī)罩與翼子板的配合界面，尾燈與側(cè)圍的配合界面，要特別檢查極限間隙面差位置上，鈑金的邊緣是否會(huì)外露。一般由于沖壓件成型原因，翼子板最短處的翻邊只有3mm，當(dāng)間隙面差在公差范圍內(nèi)時(shí)，就很容易露出翼子板的鈑金翻邊。所以在做理論面差設(shè)計(jì)時(shí)，盡量要把翼子板的位置藏在下部。比如下圖15中大燈與翼子板的面差定義，翼子板的鈑金邊緣在大燈與翼子板面差波動(dòng)時(shí)有外露。可以考慮在大燈周邊增加密封條來(lái)進(jìn)行遮蔽鈑金邊緣，如下圖16中翼子板與側(cè)圍A柱的分縫中，翼子板里板的鈑金邊緣在間隙是理論值的狀態(tài)下就有外露。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格避免這種內(nèi)部鈑金外露。

3.2.3關(guān)注視覺(jué)間隙的大小

首先需要明確的是測(cè)量間隙和視覺(jué)間隙是不同的，也就是說(shuō)我們用塞尺測(cè)量出來(lái)的4mm，不代表我們眼睛感受到的就是4mm的間隙，在關(guān)注兩個(gè)零件配合形成的視覺(jué)間隙時(shí)，有三個(gè)因素是需要考慮的，一是理論的縫隙的間隙定義值，第二是兩個(gè)部件的圓角設(shè)計(jì)，第三是兩個(gè)部件的面差配合定義。這三個(gè)因素共同作用，形成了我們感受到的視覺(jué)間隙。

對(duì)于第一個(gè)因素，很好理解，理論間隙定義的越大，視覺(jué)間隙也相應(yīng)地大。

而第二個(gè)因素，如下圖17和18所示，間隙理論值同樣定義3mm時(shí)，左側(cè)零件的R角不同，形成的視覺(jué)間隙是不同的。理論上在間隙和面差定義一致的情況下，R角越大，視覺(jué)間隙越大。

對(duì)于第三個(gè)因素，面差影響視覺(jué)間隙的情況，如下圖19所示，機(jī)罩與翼子板的測(cè)量的最小間隙是4mm，當(dāng)機(jī)罩高出翼子板時(shí)，由于機(jī)罩遮蓋了翼子板的圓角所以視覺(jué)間隙紅色箭頭標(biāo)示的與測(cè)量的最小間隙相差不大，而如下圖20所示，當(dāng)機(jī)罩低進(jìn)翼子板時(shí)，翼子板的圓角會(huì)外露，紅色箭頭標(biāo)示的視覺(jué)間隙將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)測(cè)量的最小間隙。所以我們?cè)谧鎏摂M渲染模型評(píng)審間隙面差時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)下述的面差影響視覺(jué)間隙的情況，應(yīng)該考慮機(jī)罩與翼子板面差極限的情況下，仍要保證機(jī)罩高出翼子板，所以理論值最好定義為機(jī)罩高出翼子板1.2mm，當(dāng)面差在公差帶正負(fù)1波動(dòng)時(shí)，仍可以保證極限位置機(jī)罩沒(méi)有低進(jìn)翼子板。

3.2.4關(guān)注面差在公差帶范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)的分模線(xiàn)外露

一般零件的分模線(xiàn)比較鋒利，特別是燈具的分模線(xiàn)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，盡量都會(huì)將分模線(xiàn)藏在零件的面差下面，要保證分模線(xiàn)不可視，但是有時(shí)候設(shè)計(jì)師沒(méi)有考慮零件的公差波動(dòng)，所以當(dāng)面差在正常公差范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，零件的分模線(xiàn)就露到了零件的外觀面上，當(dāng)客戶(hù)正常手摸外觀面時(shí)，就會(huì)感覺(jué)到刮手。所以尺寸工程師必須校核在DTS定義的極限公差下，仍要保證分模線(xiàn)不露出來(lái)。特別是大燈和尾燈、鍍鉻裝飾條區(qū)域，這個(gè)校核是設(shè)計(jì)階段必須做的。

現(xiàn)在為了配合造型的需求，多數(shù)尾燈采用雙色注塑的工藝，尾燈的分模線(xiàn)在黃色尖角處，如果尾燈尖角高出側(cè)圍，會(huì)造型尾燈黃色尖角處的分模線(xiàn)刮手的缺陷。對(duì)于尾燈和側(cè)圍的斷面如上圖21所示的車(chē)型，考慮到尾燈與側(cè)圍的面差波動(dòng)在正負(fù)1mm，所以設(shè)計(jì)側(cè)圍與尾燈面差時(shí)，一定要將側(cè)圍定位為高出尾燈尖角處1mm，在面差極限位置波動(dòng)時(shí)，尾燈尖角可以和側(cè)圍平齊，不會(huì)高出側(cè)圍造型尾燈尖角處分模線(xiàn)刮手的問(wèn)題。

3.2.5關(guān)注多條分縫交匯處形成的孔洞現(xiàn)象

孔洞現(xiàn)象有時(shí)因?yàn)榉挚p的原因無(wú)法避免，在多個(gè)零件交匯的邊界處必然會(huì)形成孔洞現(xiàn)象，但是會(huì)引起客戶(hù)不悅的孔洞就會(huì)定義為缺陷了，多數(shù)情況下，設(shè)計(jì)上對(duì)分縫、圓角做優(yōu)化，可以降低客戶(hù)對(duì)孔洞的敏感度，從而減少孔洞的缺陷。

如下圖22中，側(cè)圍與背門(mén)的圓角均比較小，在3mm以?xún)?nèi)，背門(mén)與側(cè)圍的間隙及固定燈與移動(dòng)燈的間隙上下均勻，沒(méi)有形成明顯的孔洞現(xiàn)象。而如圖23所示，由于分縫原因，使得背門(mén)與側(cè)圍的視覺(jué)間隙大，固定燈與移動(dòng)燈的視覺(jué)間隙相對(duì)較小，再加上固定燈的圓角比較大，形成了比較明顯的孔洞效果。

一般孔洞缺陷的改進(jìn)手段主要有修改分縫線(xiàn)，增加密封膠條，局部熏黑處理等，比如下圖24所示，尾燈上部分縫線(xiàn)做一個(gè)缺口，可以弱化孔洞現(xiàn)象。如下圖25所示，尾燈帶密封條，可以減弱尾燈、側(cè)圍和背門(mén)形成的孔洞現(xiàn)象，如下圖26所示，因?yàn)楣潭艉鸵苿?dòng)燈外圈采用了熏黑處理，所以側(cè)圍與背門(mén)、固定燈、移動(dòng)燈形成的孔洞效果減弱。

4結(jié)束語(yǔ)

基于用戶(hù)感知的汽車(chē)尺寸工程評(píng)審方法應(yīng)用展望

根據(jù)汽車(chē)市場(chǎng)形勢(shì)，產(chǎn)品的更新?lián)Q代的加快是產(chǎn)品取得市場(chǎng)先機(jī)的條件之一，車(chē)型項(xiàng)目從立項(xiàng)到投放市場(chǎng)的周期越來(lái)越短，而車(chē)型的造型為了迎合消費(fèi)者的審美，越來(lái)越復(fù)雜多變。尺寸工程專(zhuān)業(yè)也必須以客戶(hù)的需求為目標(biāo)，從設(shè)計(jì)源頭的評(píng)審開(kāi)始研究到制造環(huán)節(jié)的匹配尺寸控制，最終為客戶(hù)交出精致美學(xué)感知的車(chē)輛。

目前東風(fēng)汽車(chē)公司技術(shù)中心的尺寸工程專(zhuān)業(yè)正在從基于制造的評(píng)審向基于用戶(hù)感知的評(píng)審過(guò)渡，未來(lái)我們將更關(guān)注用戶(hù)的需求，為制造能給客戶(hù)帶來(lái)精致感知的車(chē)輛而努力。