乘用車整車尺寸匹配方案的發展研究

王鵬 趙國初

上汽通用汽車有限公司VME尺寸工程科 上海市 200120

隨著社會的發展，乘用車的外觀造型和匹配質量在人們的購車標準中所占的比重越來越高[1]，匹配質量也是各個整車廠的重要質量目標之一，但由于尺寸工程比較復雜，其穩定性控制相對困難，需要持續的關注與維護，因此從整車開發及制造的各個階段進行尺寸系統的研究與維護就尤為重要。

1 制造質量

制造質量即注重來料質量，注重進廠后的加工過程控制，但隨著造型日新月異的變化，匹配界面的敏感度增加，僅僅依靠“制造質量”來保證整車尺寸配合已經成為艱難的任務，往往零件尺寸質量0.1mm的提高會耗費大量的人員及設備資源，這就需要工程設計方面的研究和突破；

2 工程設計質量

2.1 “尺寸鏈”簡介

“尺寸鏈”是指一組相互聯系，且按一定順序排列的封閉尺寸組合[2]。它包含產品結構設計、制造工藝設計、零件、工裝等所有的影響因素。尺寸鏈與產品結構設計和制造工藝設計關系緊密，產品結構設計越穩健，制造工藝設計越優化，尺寸鏈越短，系統穩定性越好。反之，結果則會相反。

2.2 提高“設計質量”的實質－縮短尺寸鏈

（1）產品結構設計改進案例。傳統加油小門的結構設計一般包括，側圍外板、加油管罩、加油小門三個零件。如圖1所示：

另一種結構是加油小門直接定位在側圍外板上，如圖2所示：

通過圖1及圖2的對比可以看出，通過結構設計的優化，縮短了尺寸鏈，減少了影響因素，提高尺寸穩定性

（2）制造工藝設計改進案例。后風擋與側圍的配合區域的安裝工藝一般是后舉門通過安裝工裝固定在白車身上，后風擋再安裝在后舉門上，形成后風擋與側圍的配合界面，后風擋通過自身銷釘定位在后舉門上，如圖3所示：

另一種是不使用后風檔定位銷，而是通過工藝方案，使用間隙塊來保證后風擋和側圍的相對間隙后，再把后風擋固定在后舉門上，即以側圍的位置為基準，如圖4所示：

通過圖3和圖4的對比我們可以看出，通過制造工藝設計的改進，大大縮短了尺寸鏈，減少了影響因素，尺寸的穩定性也有顯著提高。

3 “造型質量”階段

造型不僅是客戶的外觀感受，也已經成為一種保證整車尺寸配合重要的技術方案。造型方案的核心在于弱化和簡化尺寸配合，同時兼顧感官質量的有力方法。

圖1 傳統加油小門結構、工藝示意圖

圖2 模塊式加油小門結構示意圖

圖3 后風擋自身銷釘定位工藝示意圖

圖4 后風擋間隙塊定位工藝示意圖

圖5 軟件渲染整車示意圖

3.1 造型評估方法

在整車開發前期，造型開發的過程也是尺寸敏感性評估的關鍵時期，通過虛擬評估及物理模塊評估，達到優化造型，滿足尺寸友好性及改善感官質量的目的。

（1）虛擬評估。虛擬評估即利用渲染軟件對工程數模進行渲染，將車體顏色及自然光源等環境因素加入到評估中去，最大程度上還原真車狀態。在造型確定的初始階段，可通過虛擬評估對造型的尺寸友好性進行評判，提出分型線優化，平整度弱化等有利于尺寸可達性的要求，以達到優化匹配界面的目的。如圖5所示。

（2）物理模擬塊評估。通過虛擬評估可以判斷出大部分的問題，但是一些敏感且較難評判的區域還是存在，這就需要通過物理評估的方式進行評估；物理評估有整車模型及桌面模型兩種形式；整車模型是基于整車數模，采用1：1完全模擬實車制造出的，全尺寸呈現整車各項特征，可以充分有效的評估問題，如圖6a所示，評判A柱區域的匹配狀態及風險點；桌面模型是針對特定匹配特征制作的局部模型，其優點在于可在DTS范圍內調整間隙平整度，充分評估實際造車過程中的可能性，將實車制造的更改風險降到最低；如圖7所示，大燈，前蓋與翼子板匹配處的老鼠洞問題，在實車制造的前期進行識別。

3.2 造型優化評估方案

（1）弱化匹配敏感度。采用了造型方案和未使用造型方案的兩種車型對比，參見圖7：

從主視角觀察，通過屋檐式造型方案，掩蓋了零件的分型線，弱化了尺寸配合Gap和Flush的敏感度，因此此處界面的配合即使有所偏差，也不影響到客戶的滿意度。

（2）設定公差釋放區域。采用了造型方案和未使用造型方案的兩種車型對比，如圖8所示，前蓋前后方向的配合，左圖車型沒有公差釋放區域，前端與前保，后端與翼子板都有重要的尺寸配合，這對制造的要求高，很難同時兼顧前后兩端的尺寸配合，而右圖車型，后端通過造型設定了公差釋放區域，保證前蓋與翼子板前端配合即可，降低了制造難度。

（3）減少零件配合界面。采用了造型方案和未使用造型方案的兩種車型對比，圖9所示，左圖車型前大燈有三個配合界面：前蓋、前保、翼子板，而有圖車型通過造型方案，對分型線進行了調整，使得大燈只有兩個配合界面：翼子板和前保，配合界面越少對工程和制造而言，需要兼顧的零件越少，越容易實現DTS的目標。

圖6 整車模型示意圖

圖8 設定公差釋放區域造型方案對比圖

圖7 屋檐式造型方案對比

以上所舉方案是造型方案的幾種示例，在實際項目開發過程中，類似的方案還有很多，只要及時跟蹤與推進，在不影響造型主意圖的情況下，造型方案是整車開發的理想手段。

4 結語

造型質量越高，對產品結構設計、制造工藝設計、以及最后的制造質量控制等挑戰就會越小，也越容易滿足DTS的目標和客戶的要求。所以在整車開發前期運用造型優化方案解決尺寸匹配問題，既是造型工程師和產品工程師面臨的挑戰，也已經成為工程技術中心的核心競爭力之一。

圖9 減少配合界面造型方案對比圖