關于車身尺寸工程內容的探討

史紅雨

摘 要：車身的質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節。本文簡要論述了車身尺寸工程在整車開發過程中的重要性和工作內容。

關鍵詞：車身；尺寸工程；公差設定和控制

車身制造偏差是全球汽車廠普遍存在的質量問題，它直接影響了整車的風噪、密封、外觀、裝配性能等，在產品開發階段還可能延長產品的投放周期和增加設計成本。那么，在整車開發過程中怎樣科學系統的設計尺寸和公差，同時對其監測管理從而更加科學、合理、有效地保證車身質量則至關重要。這個過程我們稱之為“車身尺寸工程”。

一、尺寸工程定義和目標

所謂“尺寸工程”：以滿足客戶質量需求為目標，以車身裝配尺寸精度為核心，在車身整個開發過程中，應用各種軟件和經驗、標準和規范，針對車身尺寸和公差系統進行優化，在SE小組的協同工作下，有效地縮短產品開發周期、減低開發成本并保證批量制造質量的穩定和持續改進過程。

二、尺寸工程組織構架

無論怎樣智能的軟件和科學的分析手段都是需要輸入條件和基礎數據的支撐，這些基礎數據是由來源于公司各相關部門及供應商的經驗、標準、流程、生產能力等多方面因素構成。因此，“尺寸工程”的組織成員涉及廣泛，包括設計、工藝、質量、生產、采購及供應商等各部門參與并相互協作，同時保證按照設定目標完成自己本職工作，才能最終達到產品的質量要求。

三、尺寸工程內容和流程

尺寸工程主要包括兩方面內容：尺寸公差設計、尺寸公差控制和管理。

尺寸公差設計：根據定義的最終質量目標，借助科學的公差分析手段和公司的經驗、標準，逐級進行整車、車身、分總成、單件的定位系統及公差的設計、測量點設計，并在不斷的計算中優化產品設計結構及工藝設計。從而滿足質量目標的要求。

尺寸公差控制和管理：根據優化設計后的尺寸公差進行模、夾、檢具等工裝的方案制定，測量控制，尺寸一致性的控制、管理。

尺寸工程流程簡單總結：設計→驗證→優化。具體內容如下：

（一） DTS目標的定義

所謂DTS（英文全稱：Dimension Tolerance Specification）：整車的尺寸公差規范。它可分為兩部分：一是“外觀質量特性”：主要側重整車外觀匹配區域的間隙、面差等的尺寸公差要求，因其直接面對用戶，是汽車外觀造型的重要組成部分，同時也是車身工藝制造水平的體現。另一部分指“性能質量目標”：主要包括除外觀外對其他功能部件裝配性能要求，也是間接的對車身質量的要求。尺寸工程工作都是以DTS目標為核心展開。DTS的設定通常根據競品車及經驗設定，采用尺寸鏈的計算方式對目標進行驗證和優化，保證產品結構及工藝設計合理性，同時也避免盲目降低零件的公差，節約成本。

（二） RPS定位系統和公差的設定

RPS（Reference Point System）系統的建立是保證車身尺寸最基本原則。對于車身制件，RPS點選取應遵循N-2-1原則，并且布置在工藝性良好、區域穩定的部位，與車身坐標系平行，同時從設計、工裝、裝配到檢測均要遵循統一、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程可重復性和可靠性。它的確定是由SE小組成員共同商討完成。

公差設定：公差設定原則：是在保證質量和性能要求下與生產成本找出最佳平衡點，制定切實可行的公差。公差過大會產生質量問題；過小，會加大生產成本。制定公差需考慮工藝可行性。各級單件、總成的公差設計需要滿足DTS目標和性能目標；按照自下而上的方式累積到整車，然后與各目標值進行比對；對于超標的公差，根據具體情況通過產品結構設計和工藝改進進行協調，或修改目標值。

各公司根據自己的工藝制造水平都有自己的公差標準，這些基本公差就是公差設定的標準，也是尺寸工程的基礎和條件。在公差的設定過程中，也確定了車身分總成、總成的公差目標和被測要素。

（三）公差計算和GD&T圖紙

公差計算：通過輸入的數模、基準和公差、裝配順序及關鍵尺寸定義等信息進行計算或動態模擬，來計算和反映總成、零部件在實際裝配中各環節偏差貢獻因子的情況。一般有兩種計算方法：

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）創建模型，進行仿真和分析。適用于形狀復雜，多條鏈環的局部區域。

GD&T圖紙（Geometry Dimension and Tolerance）：形位公差，它包括定位基準及被測要素的公差要求。最終確定的GD&T的圖紙是對零部件的具體制造公差要求。用于指導與約束模、夾、檢具等工裝的設計與制造并促使實物零部件尺寸精度達到設計要求。

（四）工裝的設計和制造

工裝的設計和制造要滿足上述定位基準的統一和傳承、公差分配的原則的同時，也要考慮操作性的方便，利于焊點質量和最終車身尺寸的保證。安裝調試過程中采用三坐標檢測將精度調整、控制在公差要求范圍內。

（五）測量系統設計

測量系統設計通常包括三方面內容：工具的選用、測量點確定、測量文件的輸出。

設備確定：根據上述車身總成、功能尺寸等公差的要求，應規劃采用什么樣的手段進行測量、控制和管理，通常采用檢具、三坐標離線檢測、在線激光檢測等方法。測量點確定：根據GD&T圖制定。車身測量點通常包括：工序測點、功能測點、外觀測點。在產品開發的不同階段檢測點的數量、位置都有所變化，后序生產穩定后根據實際情況可逐漸減少。測量文件的編制：在測量文件中應包括上述所闡述的定位系統、精度公差要求、使用工具、監控的點位及頻次等方面。從單件到總成都需要制作完整的檢測文件，以便統計、分析和改進。

（六）生產階段的尺寸管理

在批量裝車、測量、匹配、安裝的過程中積累真實數據，通過上述方法計算，對最初所設定的工序流程、定位、測點、公差通過計算分析優化和改進，最終滿足我們的質量要求。

四、結束語

車身尺寸工程是個長久的事業，在不斷驗證和優化中敦促我們不斷加強和完善企業統一的管理化、技術標準、流程、規范系統化的工作，同時提高產品結構設計水平、工藝設計水平及工藝裝備制造水平。

參考文獻：

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