基于DFSS方法的轎車前部匹配優化設計

葛 磊

引言

轎車保險杠與發動機蓋的尺寸配合是前部配合最關注的區域之一，從各汽車廠商的造型趨勢來看，主流之一保險杠與發動機蓋配合為前后分縫。圖1收集了市面多款暢銷車型的前部臉譜，均為保險杠/前蓋前后分縫形式。

文獻[1]通過保險杠上參考線對行人的傷害值曲線分析指出保險杠外凸部分上緣與發動機前前緣的X向距離越大，對行人保護越有利。但限于空間布置，保險杠外凸部分上緣X向距離不可能一味增加，同時需要考慮到零件尺寸增大后靜態下沉量帶來的尺寸偏差變化。

本文從造型趨勢與行人保護出發，研究一定條件下該配合區域的影響因素，通過結構優化，改善前保險杠與發動機蓋的平整度。

1、基于DFSS方法的零件定位研究

1.1 傳統尺寸方案研究

傳統的尺寸定位方案選擇由造型為驅動，更多地依賴于經驗知識庫進行篩選。在方案初步達成共識后，借助偏差分析軟件進行間隙/平整度的偏差模擬，再由評估小組對其可達性進行風險評估：如認可該狀態，則確定該設計方案；如無法通過評估，再從產品/工藝角度予以優化。其流程如圖2所示。

1.2 基于DFSS的方案選擇標準

美國質量管理專家Subir Chowdhury先生提出的IDDOV流程[2]，即識別（Identify）、定義要求（Define Requirements）、開發概念（DevelopConcept）、優化設計（Optimize Design）、確認和實施（Verify&Implement）。前面章節我們已經對問題進行了識別，下面將著重研究如何運用DFSS方法建立模型。

DFSS方法首先需要把客戶呼聲轉化為工程指標，通過強弱相關性判斷從所有潛在可能的工程指標中選取最關鍵的指標作為方案選擇標準。

到了晚上，他們又積極地參與到“紅領巾論壇”中。在論壇中，7名優秀的少先隊員代表提出自己的提案。他們有的提議建立“周三無作業日”，有的倡議人們關注少年兒童的心理健康，敘述過程有理有據，讓在場的小記者們贊嘆連連。

從尺寸控制的角度與現場經驗總結得到表1客戶呼聲信息：

表1 客戶呼聲信息匯總

利用質量屋（HOQ）工具將客戶呼聲轉化為工程指標，并量化工程指標的權重，找出影響客戶呼聲的最大設計影響因素。公式如下[3]：

式中，wij為第i個客戶呼聲的重要程度；

F為載荷，E為彈性模量，I為截面慣矩。

在預測情況下，得到了3.0dB的增益；實際情況下，得到了2.0dB的增益。

總之，通過內服中藥湯劑整體調整患者的肝脾功能，調肝補脾，使機體氣血調和、陰陽平衡，外用耳穴貼敷優點是見效快，但遠期效果往往不能鞏固[21]，結合中藥內服彌補不足，安神藥枕外用持續發揮藥效，從而起到調節大腦興奮與抑制平衡狀態的雙向調節作用、“瀉其有余，補其不足”，針、藥結合治療失眠取長補短，相輔相成，以整體辨證和補瀉結合為原則更能充分發揮優勢，使治療失眠的效果更明顯，其療效明顯優于西藥艾司唑侖，且無不良反應。

1.3 設計方案確定

從表2的對比結果來看，方案C除了在成本和重量上略有增加外，其他各方面都具有明顯的優勢，我們最終選擇概念3為最終設計方案。

根據質量屋確定了權重最大的 5個工程設計影響因素后，基于之前的工程項目經驗，分別得到ABCD四種設計方案，以這5個最重要的設計因素作為評價依據，用決策矩陣對4種方案進行對比，確認設計方案。

它用于控制安裝在新鮮空氣和回風中的阻尼器，可用于開關控制和開度控制。執行器配有一個通用夾具，可以直接夾在阻尼器的驅動軸上，并有一個手動復位按鈕，可以在發生故障時手動調節。可根據管道橫截面的大小選擇具有不同按鈕力矩的執行器。

表2 決策矩陣表

1.4 穩健優化設計

優化設計的目的就是選擇最佳的控制因子，同時降低噪音因子對系統穩健的影響[1]。系統通過信號，噪音和控制因子的不同組合來衡量其穩定性，通過設計試驗來衡量每個組合的響應。將信號噪音比最大化的控制因子設置是最穩健的設計。本案例屬于非動態響應，不需要考慮響應對信號的影響，其信噪比公式為：

式中，σe為系統變差。信噪比S/N值越高，意味著系統的穩健性越高，設計的方案就越可靠。

根據表2的決策矩陣形成優化設計的參數圖4。

由參數圖4定義的控制因子為3個，噪音因子為2個，分別取2水平，如表3和表4所示，選用L8正交列表。這里需要說明的是L8正交列表的C、E、F因子不使用，因此原C，D控制因子分別對應正交列表中的D和G列。

用3DCS偏差分析軟件分別模擬不同控制因子和噪音水平N1，N2工況下保險杠與前蓋平整度/平整度一致性偏差，計算其信噪比和均值Mean。結果見表3和表4。

“未名生科一號”的建成，將為北京大學的尖端科研計算開拓新的發展空間。它既實現了高性能計算平臺兩級架構的建設思路，提升了平臺對重大科研的支撐能力，又有效改善了生命科學的研究手段，對生物物理、定量生物學、結構分子生物學和分子醫學等前沿交叉學科的發展起到重要的推動作用。

表3 控制因子

表4 噪音因子

表5 平整度正交列表及計算數據

表6 平整度一致性正交列表及計算數據

由表5和表6的正交試驗表分別畫出平整度和平整度一致性的信噪比響應分析圖5，圖6。從數據上看，平整度及平整度一致性的信噪比最大（最優）方案相同，均為A2B1D1G1，這從另一個角度證明平整度和平整度一致性受到控制因子和噪音因子影響的趨勢相同。

1.5 最優設計預測和確認

在試驗數據分析前，基于工程經驗的方案選擇為A1B1D2G2，而試驗分析的最優設計為A2B1D1G1。對這兩種方案分別對比和均值Mean在預測和實際情況下的獲益，見表7。

在智慧圖書館背景下，圖書館服務不僅要從館內向館外拓展，而且要從被動等待向主動尋求轉變。圖書館服務的優劣，有賴于圖書館員是否有敏銳的洞察力和非凡的創造力，是否能夠時刻關注用戶需求，了解如何利用新技術、建設新資源，最大程度地滿足用戶需求，提升服務質量。這要求圖書館員不僅要有扎實的專業能力，而且要有執著的服務信念。

表7 信噪比和均值的預測及確認表

保險杠整體在重力作用下造成的靜態下沉對外觀尺寸配合帶來兩點影響：（1）保險杠與前蓋匹配平整度的靜態名義值變化；（2）不利于安裝穩定性；前者通過CAE分析已經得到了相關證明，后者則通過保險杠工裝的安裝重復性加以驗證。

表8 優化方案的偏差分析結果

2、名義值補償方法

2.1 補償量分析

如開始所述，當車身上橫梁位置一定時，隨著保險杠外凸部分的X向尺寸變大，擾度逐漸增大。取縱向切面，將保險杠總成及其支撐支架簡化為懸臂梁模型，其擾度公式：Wmax=WA=Fl33EI

在圖3所示的質量屋分析圖中根據上述公式得到影響最大的工程指標分別為：（1）平整度一致性均勻；（2）零件的安裝重復性；（3）安裝工藝；（4）零件制造精度；（5）返修時間。

其中：Wmax=WA 為懸臂梁最大擾度，

qji為第j個工程指標對應的相關性量化值，強相關qji=9，一般相關qji=3，弱相關qji=1；rji為第j項工程指標權重值。

肖家山礦區各礦脈中發現大小工業礦體109個，礦體厚度、產狀、形態與所賦存的礦脈基本一致；其中規模較大的礦體有6個，為V1-①、V2-①、V5-①、V11-①、V18-①、V19-①，均分布在礦區南部肖家山一帶。區內礦體賦存標高703 m～-60 m；走向長40 m～340 m；傾斜長40 m～340 m；大部分礦體呈北東-北東東向展布，傾向一般285°～330°，局部為330°～30°，傾角28°～69°，沿走向、傾向呈波狀起伏，形態呈脈狀、扁豆狀、透鏡狀。礦體厚度0.72 m～6.44 m，平均厚度1.51 m；礦體品位0.51～18.10×10-6，礦體平均品位2.88×10-6。

圖7是某車型假設其載荷為零件整體重力，用CAE軟件模擬保險杠總成在重力作用下整體下沉量，Y=0位置的下沉數值約為 0.43mm。通常情況下整車匹配要求該處的平整度設計名義值為 0，這意味著即使不考慮零件制造波動造成的偏差影響，已經產生了0.43mm的名義值偏移，不利于整車配合，必須予以修正。

2.2 結合DFSS方法的名義值補償改進方案

通過3DCS偏差分析軟件，對優化后的方案進行N1/N2工況模擬后得到前蓋與前保的平整度超差概率都小于設計標準要求5%（見表8）。

當溫衡跟陶小西看到《兩小無猜》最后的結局時都愣了許久，電影中最后一個敢不敢的游戲，卻換來他們如此凄婉的結局。陶小西紅著眼眶說太慘了，早知道不看了，但是溫衡卻說，相愛的人以這種方法死去，真是她聽過最浪漫的事。

表9 保險杠安裝重復性試驗對比

在保險杠本身無法輕量化的前提下，提高保險杠在車身安裝點剛度能最大化減少下沉量并提升安裝重復性。

在本案例中，保險杠支架增加了Z向支撐結構，靜態下沉量從0.43mm減小到0.35mm，如圖8、圖9所示，使得平整度的名義值得到有效補償，減少非制造因素造成的影響。

綜上所述，在中學歷史課堂教學中，教師要兩頭兼顧，不僅要有學生的“視角”，更要有歷史的高度與深度。教師在“俯下身子”貼近學生教學的同時，更要踮起腳來“仰望天空”引導、提升，做到歷史教學的廣度、深度與高度的統一，才能使教學效果最大化。

同時以前蓋配合型面為基準面，測量用工裝反復安裝10次后的保險杠同一點的坐標值變化（這里主要監測Z向值得變化），對比優化前后的Z向值變化范圍和6σ值，如表9所示：10次重復試驗的誤差范圍由0.69mm減小到0.28mm，波動的6σ數值由1.14減小到0.60。

結合之前的DFSS設計的最優方案，當工裝形式采用主基準為上下向，第二基準為前后向，第三基準為左右向時能夠實現最佳設計。這樣便實現了基于DFSS設計與下沉量優化的結合。

3、結論

本文基于主流造型之一的保險杠與前蓋前后方向分縫，分析早期設計中潛在影響兩者尺寸配合的各項參數，并使用DFSS質量工具通過參數化的建模得到最優化設計組合。考慮到通常實際制造中保險杠重力下沉情況，將其在整車的安裝形態簡化為懸臂梁結構，計算其自身重力導致的下沉量后對支撐結構進行名義值補償優化，并與DFSS的優化結果相結合，以實現保險杠與前蓋配合優化的目的。

在以下情況進行HIV基因型耐藥檢測：HAART后病毒載量下降不理想或抗病毒治療失敗需要改變治療方案時；進行HAART前（如條件允許）。對于抗病毒治療失敗者，耐藥檢測在病毒載量>400拷貝/mL且未停用抗病毒藥物時進行，如已停藥需在停藥4周內進行基因型耐藥檢測。

通過該課題的研究，也為其他類似接口的尺寸配合優化使用提供了分析思路和經驗參考。

[1] 趙正,陳超卓,吳沈榮.車體前端造型及材料對于行人 腿部傷害指標的影響[J].汽車安全與節能學報，2010，01（04）：303-306.

[2] 李龍一,蔣媛媛.基于六西格瑪設計的產品創新研究[J].科技管理研究,2010(11):183.

[3] 余秀慧.六西格瑪設計在汽車產品開發中的應用[J].上海汽車,2010(03):20-22.

[4] 李偉,吳春字,馬振海.基于DFSS方法的緊固件滑牙問題解決方[J].裝備制造技,2013(11):132.