尺寸工程在汽车开发中的应用

尺寸工程在汽车开发中的应用高品质汽车尺寸工程制造工艺同步进行减少质量缺陷设计研发（漏水、跑偏、异响、装配间隙大、一致性差等）2012-6-23中国武汉尺寸工程测量计划公差设计定位系统DTS功能尺寸设计优化2012-6-23中国武汉已逐步具有尺寸工程控制理念部分国内OEM已有尺寸工程团队，支持研发,指导工艺与生产逐步建立系统的尺寸工程体系初步建立3维仿真分析能力持续缩短产品研发周期、降低开发成本全面提升模、夹、检具技术水平开展试生产尺寸工程支持部分具有支持汽车自主品牌研发的能力尺寸工程在OEM自主汽车企业的应用2012-6-23中国武汉尺寸工程总体控制流程2012-6-23中国武汉尺寸工程总体控制流程2012-6-23中国武汉尺寸工程流程工作内容2012-6-23中国武汉尺寸工程预研阶段工作2012-6-23中国武汉尺寸工程与各部门的关系2012-6-23中国武汉尺寸工程节点工作交付物2012-6-23中国武汉2012-6-23中国武汉尺寸工程测量计划公差设计定位系统DTS功能尺寸设计优化整车内外观质量-DTS2012-6-23中国武汉整车内外观质量的设计目标根据市场定位、标杆车解析分析、制造能力、工艺性、供应商能力、及造型和产品定义等输入确定内外观间隙面差的质量要求用于指导A面制作和结构数据设计，并确定公差向总成、单件分解的依据（反之总成、单件的公差经过尺寸链验算满足DTS要求）整车在开发过程的质量目标要求，确定DTS目标后，在研发及制造过程中都要围绕DTS要求开展工作(包括工艺,工装,生产等活动都必须考虑最终的DTS要求)。零部件及总成的公差设计最终满足整车的DTS要求。DTS是一个不断改进过程，后续的试制工作可以验证改进初期制定的DTS工作DTS是整车内外观质量的最终验收标准，最终验收,评审整车的状态是不是达到DTS标准,从而决定是不是可以进入正式生产,并决定是否可以进入商品销售DTS制定流程2012-6-23中国武汉2012-6-23中国武汉DTS制定流程2012-6-23中国武汉参考车前大灯区域间隙分析分析结果前大灯与前罩和前保配合间隙均匀，左右对称性比较好，但前大灯与翼子板配合间隙不均匀，左右对称性较好。2012-6-23中国武汉标杆车车身外观间隙面差测量分析DTS测量规范为了保证CAS、DTS、A面、结构数据及实物间隙面差的一致性，公司范围内需要制定统一的测量规范指导DTS设计、A面设计及实物验证的间隙面差的测量。理论间隙/断差：主要是通过电子作图法，几何画法等方法，定义间隙和断差，工程间隙/断差：主要是实物样车、成品车的工程上存在间隙、断差，视觉间隙/断差：根据评价者意图，用主观评价方法。2012-6-23中国武汉DTS质量目标设定DTS是指整车内外观各部件配合处之间间隙面差的设计要求，它是汽车内外观制造质量的重要指标，并是整车尺寸质量制造水平的体现。是顾客对产品质量的主观评价。名义值由造型、产品设计提出，公差由尺寸工程提出，DTS最后由工艺和质保等部门一起讨论确定2012-6-23中国武汉DTS质量目标设定2012-6-23中国武汉DTS公差初始验证DTS公差首先是根据参考车、新车市场定位及旧车型开发经验设定的，由于每款开发车型和成本不同，供应商能力水平不同，DTS公差在最初设定后要经过验算并在产品设计不断优化后而完善根据初步预设的GD&T信息输入，我们一般采用两维（或三维）尺寸链计算的方式对DTS公差进行验证。2012-6-23中国武汉DTS公差初始验证2012-6-23中国武汉DTS初版制定随着产品设计的优化完善，工艺流程的成熟，并经过多轮次的公差验证，DTS会越来越完善合理，最终固化发布初版DTS。经过样车阶段由尺寸工程实测验证和监控，对于个别区域根据实际情况还会对DTS进行调整并最终固化。DTS验证也可以用3D软件完成2012-6-23中国武汉DTS分析案例2012-6-23中国武汉DTS分析案例2012-6-23中国武汉2012-6-23中国武汉尺寸工程测量计划公差设计定位系统DTS功能尺寸设计优化基准系统工艺制造基准是焊装夹具和总装装配的定位点信息；基准定义需要参考焊装和总装的工艺需求。基准定义需要参考零件上各个特征的功能质保（检测）基准同时也是检具和CMM测量的定位点和基准点信息；基准需要根据零件的几何形状制定。基准需要参考零件的冲压特征制定产品设计基准要求从产品开发阶段直到批量生产，基准的使用贯彻始终。在零部件设计过程中保证前后基准的一致性。总成中的定位基准，应体现在其单件的定位基准中，保持基准点的继承性，基准是指焊装与检测对象上用来确定各有关特征相互位置所用的几何元素（点、线、面），有基准点、基准线和基准面之分。定位基准系统设计是车身精度控制过程中的重要内容，其作用是保证零部件在焊接、装配、检测过程中的定位稳定性和状态一致性，保证车身及零部件各尺寸链上有功能性要求的特征孔、面、切边位置精度受到控制，其设计满足工艺可行性等要求。定位基准的主旨是通过避免基准转变来保证制造工艺过程的可靠性和可重复利用的精确性。2012-6-23中国武汉1、定位面上的基准目标表示在检测和焊接过程中需要支撑或夹持的部位；2、定位面尽量选在容易保证精度、不易变形的区域。优先选择冲压过程中在同一工序中成型的面；3、定位面尽量选则与冲压方向垂直且与坐标系平行的平面上；4、定位面应选则在装配面（焊接面）和功能面上；5、在大型柔性易变型区域需增加定位面；6、定位面在单件、总成、车身不同层级中要保持统一性（传承性）；7、定位面面积要足够大，基准所在的平面应尽可能覆盖整个零件；8、在零件刚度足够的前提下，尽量不要过约束；9、定位面所选择位置不易变形或发生磨损，形状简单；10、定位点选在翻边时,一般位置在翻边的中点；11、定位面在检具和夹具上易于实现；12、当主基准面不在单一的平面上时，它们须使用面轮廓度来相互控制；13、基准面应尽可能呈一个平面(而非曲面)并且与模具平面平行；14、基准区域应使零件、检具和夹具更稳定，体现和改善重复性；15、夹紧点一般设计在强度好，不易回弹的部位；16、夹紧点一般设计在比较空旷的部位，要让开焊钳通道。A2A1A3A4B1B2C定位面的选取要求2012-6-23中国武汉定位孔的位置尽量选在刚性好、制造过程稳定、不易变形的区域。尽量避免选择在冲焊件翻边位、拉延等区域。定位孔所在型面，原则上要求是平面，优先选择冲压方向上的平面或所在平面与车身坐标系平行的平面。定位孔优先选择有重要功能的孔，避免选择工艺过孔、漏水孔、涂装孔等作为定位孔。基准孔尽量不要选用过孔，尽量选择承受力的部件上的关键孔，且定位孔轴线应尽量与所在面垂直定位孔之间的距离要求尽量大，一般情况定位孔之间的距离处于零件总长度的2/3至5/6之间。对于总成，主副定位孔尽量在总成的两个件上选，尽量分布在总成的对角线上，占总长的2/3至5/6之间。当两个冲焊件重叠时，优先选择相同主、次定位孔作为定位系统，避免多套定位系统，如左图所示定位方案优于右图方案。主次定位孔的中心连线原则上在同一直线上，当不在同一直线时，中心线的夹角A应小于15°定位孔的位置要求2012-6-23中国武汉主副定位孔的区别2012-6-23中国武汉两圆孔定位及圆孔+长圆孔定位的区别1、两圆孔作定位孔，可使用两圆销定位，这是明显的过定位，两圆孔或两圆销之间没有主辅定位的区别，对零件的定位孔相对位置精度要求较高，相比较圆孔+长圆孔定位，在两孔连线方向上定位孔精度较高，这种方式在丰田汽车中比较普及。2、两圆孔作定位孔，使用圆销+菱销定位，在装配上可以预防干涉现象，在两孔连线方向上有一定的公差释放功能，在日韩及中国的汽车业比较普遍。3、圆孔+长圆孔定位，这是遵循N-2-1的定位法则，在两孔连线方向上公差可以释放，焊接应力较小，这种方式在欧美系汽车中应该比较广，韩国现代汽车也在推广这种定位方式。4、圆孔+长圆孔定位，对于公差消减的方向研究比较复杂，基准的继承性要求较高。5、强度较高、板料较厚的零件推荐使用长圆孔，如前/后纵梁、B柱加强板等零件，避免装配过程中的出入困难，和对定位销的强烈冲击、磨损。6、圆孔及长圆孔的相对位置要求，按照零件精度需求制定，即零件精度要求较高的位置设置圆孔，长圆孔放在精度要求相对较低的位置，如无特殊要求，圆孔较长圆孔的位置在X向前侧、Y向左侧、Z向上侧，使公差沿从前往后、从上往下、从左往右积累。定位系统的设计原则2012-6-23中国武汉CADDatumstrategyDatumdefinition2D/3DsignoffOKNoYesGD&T基准制订的流程1、基准应该考虑选择在零件装配的配合面上；2、基准是车身制造和检验的基础，基准本身的精度要求要高；3、选择基准应该考虑使其装配误差最小化；4、零件的基准应该能够代表实际零件的某些特征关系；5、选择基准应考虑与装配工艺相适应；6、基准应选择在尺寸相对稳定的功能区域上；7、基准所在的平面应尽可能覆盖整个零件；8、再小的零件选择基准也要尽可能考虑定位孔；9、考虑钣金件易变形特性，选则基准时要考虑选择防止变形的夹持点与支撑点，原则是300mm距离左右一个点；10、单个零件能用定位孔定位尽量不用随形定位；11、总成夹持点与支承点尽量与零件上的统一。定位误差尽量小；12、在选择零件与总成的定位基准点时，要充分考虑焊点的布置，不与其干涉;同时要考虑夹具机构的布置，便于夹具设计；13、基准的选择应具有连续性和关联性。1、设计基准与制造基准统一；2、单件装配、总成装配的定位基准统一；3、建立的基准体系应该在零件的制造、检测和装配过程中共用且一致；4、零件在冲压过程中的基准、零件检具基准、工装基准必须一致，定位基准信息；5、要与设计，冲压，焊装，总装以及质量部门共享；6、选择基准不仅要考虑单件焊接加工要求，而且还要考虑后续装配过程要求；7、焊装后的总成应尽可能采用组成零件的部分基准点作为总成的基准点，即基准点的传承性，反之，组成总成的所有零件应尽可能沿用总成的基准点；8、从零件到总成，基准点越来越少，但是尽量保持某几个基准一直可以继承下去，使公差传递量最小；9、需要考虑焊接路线、装配顺序等工艺因素，参考零部件的工艺流程进行设计。基准的一致性和继承性2012-6-23中国武汉定位基准特征的控制2012-6-23中国武汉零件定位案例所选择位置不易变形或发生磨损特征位置变更零件易磨损2012-6-23中国武汉零件定位案例不过定位和欠定位2012-6-23中国武汉零件定位案例2012-6-23中国武汉夹模检具基准要一致问题：焊装时基准变换问题：夹具检具基准不一致零件定位案例2012-6-23中国武汉形状简单贴合困难NoNGOK模具磨损快No零件定位案例制造角度考虑-一致性及不变形1个单元2个单元No重力不贴合增加定位No2012-6-23中国武汉2012-6-23中国武汉尺寸工程测量计划公差设计定位系统DTS功能尺寸设计优化公差设计的原则白车身是保证整车内外观质量的基础，车身的精度在很大的程度上也影响了整车的性能要求。需根据整车的质量和性能要求制定相应的公差。首先要理解产品各项功能的要求，以及车身精度对于各项功能的直接和间接影响。公差过大会产生质量问题，过小，则会加大生产成本，减少利润。制定公差需考虑工艺可行性。车身精度控制需在保证质量和性能要求下与生产成本找出最佳平衡点，制定切实可行的公差。各级单件，总成，部件的公差设计需要满足整车DTS目标和性能目标；按照自下而上的方式累积到整车，然后与各目标值进行对比确认；对于超标的公差，根据具体情况通过产品和工艺改进进行协调，或者修改目标值。2012-6-23中国武汉公差制定流程图2012-6-23中国武汉公差设计步骤2012-6-23中国武汉零部件公差设计零件及总成的公差值制定为了便于公差设计，各主机厂都编有自己的公差标准。基本公差作为零部件公差设计标准，也是尺寸链计算的基础。2012-6-23中国武汉零部件公差设计2012-6-23中国武汉根据功