基于尺寸工程的前格柵與前大燈間隙優化

張永順

(保定長安客車制造有限公司，河北定州 073000)

0 引言

隨著汽車行業的高速發展和整體價格的走低趨勢，行業間的競爭日趨激烈，越來越多的消費者對于汽車產品的要求不僅限于具備良好的性能，還要具備良好的外觀質量。在這種背景下，尺寸工程專業被引入中國，其在產品開發中的優勢和作用被業內迅速認知。

尺寸工程技術的合理應用可以很好地提升產品的外觀質量、功能性和裝配性，從而提升產品質量。在產品設計中，最常見的也是最難發現的問題就是在進入大批量生產組裝后出現的小概率問題，這些問題往往當零件進行裝配時或裝配后才能被發現，有時候需要調整零件的制造模具才能解決，這樣就會造成極大的浪費，乃至影響到產品的總體經濟利益[1]。尺寸工程技術的運用可以很好地解決這類問題，甚至可以在設計階段進行有效規避。

1 尺寸工程概述

尺寸工程是以主機廠當前制造能力或計劃提升后的制造能力為出發點，制定合理的尺寸控制方案和有效的定位策略，通過合理地分配產品制造過程中的各級公差，使產品達到設定的性能和外觀等要求。

尺寸工程中的尺寸鏈計算或運用公差虛擬仿真技術可以對前期設定的公差要求和技術方案進行風險預判和預防。尺寸鏈計算公式是各組成環尺寸的隨機變量函數，而各組成環的公差數值為隨機變量，并在其公差范圍內符合一定的分布規律。

用蒙特卡羅算法求解公差問題，其實就是把求封閉環尺寸公差的問題轉化為求解一個隨機變量的統計問題來處理；封閉環尺寸公差的確定，采用隨機模擬和統計實驗的方法求解，用這種方法得到的結果比較符合實際情況[2-3]。如式(1)所示。

(1)

2 前格柵與前大燈間隙問題

2.1 問題描述

某MPV車型在試生產階段發現，前格柵與前大燈間隙合格率低，而且左右間隙不均，對稱度差。測量部位如圖1所示。隨機抽取了5臺實車進行測量，測量數據見表1。

圖1 測量部位

表1 測量數據 mm

從表1測量數據可以看出，此處間隙定義為(3.0±1.5)mm，實際測量中，最大間隙為6.5 mm，最小間隙為3.8 mm， 偏差量最大為3.5 mm，超出DTS定義值2.0 mm，視覺效果差，并且左右間隙不均，對稱度差，嚴重影響視覺效果。

2.2 原因分析

前大燈、格柵均通過螺栓、卡扣安裝在白車身上，通過尺寸鏈對公差進行分析，尺寸鏈環見表2。

表2 尺寸鏈環

結合表2中各尺寸鏈公差和該位置(3.0±1.5)mm的間隙理論值，運用蒙特卡洛公差分析方法進行尺寸鏈計算可得合格率為97.47%，即每100臺車中會有3臺出現間隙問題，符合設計要求，初步判定為零部件精度問題。

檢查格柵、大燈的零部件檢測成績表和白車身三坐標檢測報告發現：(1)前組合燈與格柵配合面輪廓度有超差，貢獻量為0.8～1.3；(2)前格柵與前組合燈配合面輪廓度有超差，貢獻量為0.2～0.8；(3)左側前大燈安裝孔X正向超差，右側負向超差，兩側均向間隙增大方向偏差，左側貢獻量約1.8，右側貢獻量0.8～1.8，安裝孔精度見表3。

表3 大燈安裝孔精度 mm

3 優化方向和效果驗證

3.1 優化方向

針對上述問題描述和原因分析，采取以下措施對前格柵與前大燈間隙問題進行優化。

(1)前大燈邊界精度提升。提升前大燈邊界精度，使大燈邊界在不超差的前提下向中值靠攏。

(2)對前格柵進行點云掃描確保格柵邊界精度。

(3)控制白車身精度，保證大燈安裝孔公差在±1.5 mm以內，如圖2所示。

圖2 前大燈安裝孔

(4)增加功能尺寸控制車身寬度，保證前大燈的對中性，公差定義為±1.5 mm，如圖3所示。

圖3 保證前大燈對中性的功能尺寸

3.2 實車測量驗證

隨機抽取5臺下線車輛，測量前格柵與前大燈間隙，測量數據見表4。

從表4可看出，檢測車輛無論在單邊間隙均勻性還是左右間隙對稱性等方面均有了較大提升，達到外觀要求。

表4 優化后的實車測量數據 mm

4 結束語

試生產階段運用尺寸工程的方法進行公差計算可以解決文中所述的外觀缺陷問題，也可以解決其他裝配問題，并制定相應的優化措施。尺寸工程應盡早介入新產品研發設計階段，制定嚴格、合理的技術方案，評估方案的可行性并進而提出優化方案，為產品設計指出優化方向，縮短產品的開發周期和成本，避免產品在量產階段出現外觀缺陷或其他裝配問題。