尺寸工程概述(讲义)

1创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute尺寸工程概述——规划院工艺技术部：吴冠群2009年7月2创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute目录一、尺寸工程概述二、尺寸工程工作流程三、减小累积公差的方法四、奇瑞公司尺寸工程的现状五、尺寸仿真软件VisVSA工作原理和应用情况介绍3创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute一：尺寸工程概述4创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute1、什么是尺寸工程？◆尺寸工程是完善设计和装配制造阶段的工程化过程。◆尺寸工程是通过控制制造偏差和优化设计来提高产品尺寸质量和减低产品生产成本的一种手段。◆从产品研发早期介入一直到量产，通过执行一套完整、系统、严谨、科学、操作性强的工作流程，达到降低研发成本，缩短开发周期，完成产品设定目标，提高产品竞争力的目的。◆尺寸工程确保产品的：a、功能（舒适性、安全性、密封性）；b、装配；c、外观设计要求。◆尺寸工程应该贯穿整个产品开发周期，尤其是产品设计前期的工作尤为重要。◆尺寸工程是通过产品设计前期的尺寸工作介入，来解决、规避、或者最大限度的减小产品功能、装配、外观的问题，并通过工业化过程中的数据分析、总结来修正前期分析，并建立数据库，供下一车型适用。5创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute产品设计尺寸工程结构分析工艺/生产质量控制◆尺寸工程是连接产品设计和工艺生产、质量控制之间的纽带；◆尺寸工程将产品的定义要求（如DTS、功能尺寸）分解到分总成、单件上，制定出统一的工程语言GD&T、测量点计划，为工艺生产、质量控制提供依据；◆利用尺寸分析工具（如计算机仿真、统计学知识），在产品设计的前期进行分析，从而使设计的产品具有更加简便和可靠的加工性能。同步工程6创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute2、什么是偏差？实际制造出的尺寸（形状）与名义尺寸（形状）的差异尺寸偏差形状偏差7创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute3、尺寸偏差的传递和累积8创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法a、二维手工计算法基于制造工艺一致性和稳定性比较好的前提下常用的一种方法。它的有效性经过了数理统计的理论分析和生产实践的验证。通常，有极限法和均方根法两种分析方式。9创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute10±0.210±0.210±0.210±0.20.2+0.2+0.2+0.2＝±0.84、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法极限叠加法T=T1+T2+T3+…+Tn优点：可以完全互换；计算简单。缺点：不能考虑数据的分布情况，当组成环环数较多时，用这种方法就不合适，因这时各组成环公差将很小，加工很不经济，所以极值公差一般用于3环以下的尺寸链；对非线性的装配计算结果不够精确。10创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法均方根法：有效性经过了数理统计的理论分析和生产实践的验证。统计公差是根据概率论的基本原理对尺寸链进行计算的方法，计算用的数学公式，是在概率论基本原理的基础上推导出来的。10±0.210±0.210±0.210±0.2•优点：计算简单；考虑了数据分布的情况。•缺点：对非线性的装配计算结果不够精确；不能考虑中间值的偏移。11创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法均方根法：12创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstituteabcdabcd装配5000次4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法b、计算机仿真（蒙特卡罗法Monte-Carlo）13创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法b、计算机仿真（蒙特卡罗法Monte-Carlo）14创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute5、什么是尺寸链？在车身焊接和附件装配（机器装配或零件加工过程）中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组。环：列入尺寸链的每一个尺寸。在机加工中，尺寸链是即可计算公差，又可以计算尺寸，但在我们汽车行业，我个人认为尺寸链仅仅只可以做为计算公差的工具。15创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute环尺寸链16创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute二：尺寸工程工作流程17创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute二：尺寸工程工作流程可以将尺寸工程分为以下几个步骤：1、DTS验证造型阶段进行初步的分配计算，画出尺寸链（使用均方根法手工分析），并结合经验，验证DTS的合理性，确保造型的尺寸性满足工艺要求。如：A13车型的DTS定义18创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute前期DTS定义的0.5mm的低进量够不够？工艺能否实现？或者说工艺实现需要哪些条件？我们可以根据Benchmark的值作为参考，也可以根据以前车的工艺能力作为参考，但是，我们有没有一种方法可以科学的、简单的分析值定义的是否合理？或者说我们的工艺能不能实现定义值，需要分总成、单件达到什么公差才可以实现？19创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute通过计算平度公差并和理论值比较，当公差比理论值小时，则理论值可行；当公差比理论值大时，则说明不可行，需要改变定位、安装、单件公差下，或者直接改变DTS的定义。尺寸链：20创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute将尺寸链上的公差带入RSS计算表格21创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute计算结果为0.75±0.92，即-0.17～+1.67，不能够满足0.5±0.5的要求，故定义不可行。需要更改DTS，或者更改定位、安装、单件公差。现在A13玻璃经常超出后背门，更改需要花大量的费用和人力，如果前期尺寸工程开展，诸如此类的问题完全可以避免。22创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute2、初版RPS的建立：根据经验制作初版RPS23创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute3、三维仿真、尺寸链计算并优化结果：a、数模干涉检查b、装配性检查c、外观性检查（DTS）d、功能性检查（四门两盖密封等）24创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitutea、数模干涉检查对车身进行尺寸分析，避免后期出现干涉等问题；设计中看似不干涉的问题，其实在生产中，有些会产生干涉。事例：以A13前大灯和前大灯安装支架举例25创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute在设计看来，这个地方的设计没有任何问题，有0.6mm的间隙。但是在实际生产中，这个地方会产生干涉的可能性相当的大。其实，在前期引入尺寸工程，便可以解决这个问题。26创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute我们只要在设计阶段计算出L0的公差，再拿过来和0.618比较，就可以避免这个问题的发生。L027创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstituteb、装配性检查问题：28创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute事例：以A13的水箱横梁安装举例设计的车身上的安装螺栓是M10的螺栓，水箱横梁上的安装孔是φ12.5，有单边1.25mm的间隙。设计完成的时候，我们想知道：水箱横梁安装是否会出现安装不上的问题？如果干涉，将通过改进什么来消除？怎么办？b、装配性检查对车身所有的安装孔进行尺寸分析，避免后期出现安装干涉或者安装不便的问题；29创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute通过尺寸链计算，得出公差并和1.25mm的调整量比较。要加大孔径、或者改变设计结构、焊装顺序等。A13在实际装车中，这个部位多数是装配不上的，实际上，就是孔径过小导致的安装干涉，如果在前期可以完整的开展尺寸工程，此类问题大部分是可以避免的。比1.25mm小，则OK比1.25mm大，则要加大孔径、或者改变设计结构、焊装顺序等来解决此问题30创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute4、根据尺寸链分析结果，编制GD&T：a、车身骨架总成GD&Tb、车身重要分总成GD&T（如门总成、侧围总成、门内板总成等）c、冲压件GD&Td、内外饰件GD&T（只做到采购总成）e、电器件GD&T（只做到采购总成）f、底盘件GD&T（只做到采购总成）GD&T是统一的工程语言。31创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstituteGD&T图纸包括以下内容：定义了基准（孔、型面）所有要素（孔、面、边、角度）的尺寸、公差要求图纸作用：作为统一的工程语言，在主机厂各部门之间，主机厂与供应商之间准确、清楚、全面、有效的传递产品的技术要求和信息，明确了零部件需要达到的尺寸要求，统一了定位系统，同时提供了检测和验收的依据。32创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute5、根据GD&T制定测量计划：a、骨架、分总成、单件测量点要求b、内外饰、电器、底盘件测量点要求c、检具、三座标等测量方案d、编制外观内饰间隙、三座标骨架分总成、冲压件等检查表33创新敬业诚信勤俭廉洁和谐规划设计院EngineeringPlanningandDesignInstitute6、测量数据分析、统计与调试生产支持，并建立数据库：a、对测量数据进行分析，得出6σ、cp、cpk值，并和前期分析结果进行比较，更新数据库b、将统计结果输入VSA软件，进行分析，并修改前期编制的文件c、对现场出现的尺寸问题进行跟踪、调查、解决Cp＝公差带/6σ（过程能力指数）Cpk＝min（USL-μ）/3σ，（μ-LSL）/3σ（有偏移的过程能力指数）Cp和cpk越大越好一般的，cp（cpk）›1.33（绿色）1.33›cp（cpk）›1.0（黄色）1.0›cp（cpk）（红色）8σ＝99.99％6σ＝99.