尺寸工程在我国汽车制造中的作用 蒋国平课件

尺寸工程

在我国汽车制造中的作用

蒋国平

地点：上海•现代汽车制造论坛日期：2012年4月—如何运用尺寸工程让整车品质腾飞12前身为李鸿章1862年创建的上海洋炮局。师夷长技以制夷。横跨三个世纪，150年历史。第一任总工程师：马格里（英国）创始人：李鸿章一、历史沿革诞生于洋务运动，扬名于抗日战争，成长于新中国，兴盛于改革开放重庆：全球管理中心都灵：聚集全球顶尖造型设计人才横滨：拥有全球最精致的内外饰设计能力诺丁汉：世界级发动机及变速器研制聚集地底特律：底盘匹配技术

……重庆研究总院

“五国九地，各有侧重”全球化研发布局二、发展现状3国内汽车一、现阶段我国汽车工业的现状与挑战国外汽车差距在哪里？VS5品牌价值成本、性能和品质等制造技术水平、核心技术…。一、现阶段我国汽车工业的现状与挑战差距6中国汽车工业近10年得到了飞速的发展，已经成为世界第二制造大国，数量上的“强大”，不是汽车强国，没有正真技术核心、没有世界先进制造技术、管理流程、理念与方法，因此、就没有真正自主意义上高端品牌汽车。

自主品牌汽车现状主要以下表现:

1.品牌价值不高、上升幅度与速度慢！2.市场认可度低，处于低端3.顾客抱怨问题多，细小问题多。4.难以有持续、稳定市场占有率和好的口碑。

究其原因主要是：

1.缺乏完善、科学汽车制造流程和管理理念与方法2.汽车制造技术发展较慢汽车制造技术发展缓慢和落后，尤其在车身精度、装配精度、控制方面技术突破较少。本文从设计阶段到制造阶段，如何运用尺寸工程系统、方法实现车身精度提升，确保整车装配品质，满足各项与精度密切相关的性能（异响、漏水和操作使用），实现高品质汽车。一、现阶段我国汽车工业的现状与挑战7面临的挑战最终造成难以有持续、稳定市场占有率和表现，缺乏持续后续市场竞争力。成本压力大、利润空间小。没有形成产品平台通用化，整个开发周期长，无法快速反映占领有效市场，缺乏市场机会抢占能力品牌价值不高、市场认可度低。上升幅度与速度慢，处于低端，顾客抱怨问题多，细小问题多，细节不完善最严重后果是自主品牌处于低端、市场份额被侵占，变成世界代工厂，没有民族品牌和核心技术。一、现阶段我国汽车工业的现状与挑战8三、我国汽车工业如何开展尺寸工程系统工程“师夷长技以制夷”1.为什么要开展尺寸工程系统工程尺寸工程注：颜色表示尺寸工程发展成熟度“拿来主义”10三、我国汽车工业如何开展尺寸工程系统工程尺寸工程与各专业的关系尺寸工程产品设计整车制造质量供应商采购工艺2.如何建立尺寸工程系统124.尺寸工程的工作内容DTS（尺寸目标制定）GD&T（定位及公差设计）虚拟制造（VSA\3DCS）GD&M（测量计划设计）投产阶段尺寸管理产品上市零部件的检测、过程能力统计评价自制分总成、白车身焊接总成的检测、过程能力评价整车内外观尺寸评价

PCF、UCF活动、功能主模型（内外组合检具）活动三、我国汽车工业如何开展尺寸工程系统工程144.1整车尺寸目标制定（DTS)DTS:全称是DimensionToleranceSpecification,即整车的尺寸公差目标，侧重在整车内、外观匹配区域的间隙、面差尺寸目标及外观美学要求，并根据工艺、制造能力制定整车尺寸公差目标。15广义DTS-设计的品质目标车身作为各系统的承载主体，其质量目标除了外观和内饰间隙面差要求外还应包括底盘，电器，动力系统和各功能附件等的装配要求，以及各系统正常工作的尺寸保证；尺寸工程需要根据各系统的需求为白车身相关区域指定目标，并通过对单件，分总成和总成的层层监控实现该目标；与尺寸功能相关的性能目标通常可分为以下几类：外观（尺寸）质量装配性密封性操作性行驶性能法规/安全等狭义DTS总装工艺性，如换挡操纵总成装配困难车门密封间隙控制，某些区域贴合间隙过大车门开启困难行驶跑偏问题4.1整车尺寸目标制定（DTS)…16性能目标DTS目标广义DTS-品质目标性能质量外观质量保证外观间隙面差的设计要求保证零部件，总成的装配性保证底盘，电器，动力总成等零部件的装配精度车身质量品质目标根本重点4.1整车尺寸目标制定（DTS)17DTS与各项工作关系图：DTS定位系统工艺支持功能尺寸公差设计测量计划设计Building测量Checking4.1整车尺寸目标制定（DTS)18

GD&T：全称是GeometryDimensionAndTolerance,即几何尺寸与公差，包含定位基准及被测要素公差要求。

GD&T图纸是产品尺寸公差设计部门对于汽车零部件制定的具体制造公差要求，用于指导与约束工装供应商模、夹、检具设计与制造并促使实物零部件尺寸精度达到设计要求。

在GD&T图纸中明确规定零部件的制造精度要求。

定位基准页被测要素公差要求页4.2定位及公差（GD&T)20制造（MCP）RPS是焊装夹具和总装装配的定位点信息；RPS定义需要参考焊装和总装的工艺需求。RPS定义需要参考零件上各个特征的功能测量(MLP或PLP)RPS同时也是检具和CMM测量的定位点和基准点信息；RPS需要根据零件的几何形状制定RPS需要参考零件的冲压特征制定定位系统LocatingScheme基准一致性RPS信息需要与设计，冲压，焊装，总装以及质量部门共享定位系统：这种统一的定位系统欧洲通常称为RPS（Referencepointssystem），而美国通常称为CDLS（Commondatumlocatingsystem）。下面将定位系统简称为RPS。4.2定位及公差（GD&T)21零件定义公差的方法 从环境分析到公差设定

A美学性/外观B装配性/工艺C密封性D功能性/操作E行驶性F安全性/法规G舒适性/人机工程明确环境件的构成确定不同环境件之间不同的关系确定目标和不同环境件之间的功能要求公差值功能分析环境分析公差表达相对基准系统公差的类型（公差带的形状）特征（孔/面/边）起始/结束位置基础公差进一步要求/复合公差特殊公差4.2定位及公差（GD&T)23总成的公差设计因为焊接MCP的不同以及装配顺序的影响，焊接总成的公差不能通过经验制订，而需要通过公差累积计算制订。目前有两种尺寸链累积计算方法：2D尺寸链计算3D仿真分析2D方法主要用于白车身分总成，总成公差指定，是公差设计的主要方法。核心是方和根计算；3D方法主要用于某些区域的专项分析，尤其适用于形状复杂，多条链环的局部区域。如前大灯区域等。核心蒙特卡洛方法。但无论哪种方法，其分析的思路是相同的，都需要有：每个零件的定位系统分析；相邻零件总成的装配顺序分析；

零件搭接关系分析；

4.2定位及公差（GD&T)242D尺寸链计算2D尺寸链累积计算常制作成模板，分为图示和计算区域，便于分析和管理4.3公差计算及分析262D尺寸链与3D仿真计算比较优点缺点适用条件2D尺寸链计算方便快捷；对软硬件需求小；对数据依赖程度低圆形公差带，角度的影响使得某些情况下计算精度较低；复杂区域计算更多需要经验主要适用于DTS验证；分总成，总成的测量公差设计；项目支持和方案选择3D仿真计算计算精度较高；可用于复杂区域的公差计算建模时间较长；对数据依赖性强；对软硬件依赖强主要适用于某些区域的专题分析；也可用于分总成，总成的测量公差设计4.3公差计算及分析测量计划设计：测量计划包括:-测量方案（检具、三坐标和在线检测等）-检测成绩表-测量系统可靠性等

可靠的测量计划及测量系统，可以帮助主机厂监控尺寸波动情况及快速有效地进行尺寸问题整改。4.4测量系统设计28测量点类型： 可分为工序测点，外观测点，功能测点三类；翼子板和前罩安装点工序定位点外观面差/间隙测量点直线曲线平面测量点的选取要根据被测要素的尺寸及形状决定测量点应该是为了保证监控零件几何尺寸精度的前提下尽量少

-测量点应当覆盖检查零件的所有测量要素

-这些被选取的点不应离基准很近实际监控时不会测量所有的测点4.4测量系统设计30测量工艺卡（成绩表） 测量工艺卡需要完全反映零件及总成的定位系统，测点图及测量方法（检具、测量支架）在样件调试的整个阶段中，零件全尺寸检测（环节极限点、贴合表面、体积、孔等）。大批量之后，零件的检测将逐渐变少（关重检测），仅用于日常监控。测量工艺卡的使用通常分为两个阶段:根据零件自身检测在自由状态下进行检测，以加大应力的消除。用支撑点/压头进行检测，用以确定工艺的其他部分。1根据零件的最终状态检测零件装配时的定位系统零件在车身上的状态GD&T中定义的局部检测基准24.4测量系统设计31冲压件冲压件的公差冲压厂商制作冲压厂商使用冲压件的测量工艺卡白车身、焊接总成测量需要表达焊接总成测量工艺卡整车、内外饰件内外饰件的公差内外饰件的测量工艺卡供应商制作供应商使用尺寸工程负责制作或由尺寸工程定义测点由供应商制作测量部门使用测量工艺卡的制订和使用4.4测量系统设计32测点布置图及测量工艺卡实例GD&M测量工艺卡4.4测量系统设计33试生产阶段及量产后的尺寸工程活动：零部件的检测、过程能力统计评价自制分总成、白车身焊接总成的检测、过程能力评价整车内外观尺寸评价

PCF、UCF活动、功能主模型（内外组合检具）活动综合尺寸公差问题分析

生产制造过程尺寸管理是长安主机厂及所有零部件供应商必须重视的一项工作。4.4投产阶段尺寸管理34功能尺寸功能尺寸可分为两部分内容：白车身功能尺寸零部件及总成功能尺寸翼子板安装开档尺寸副车架安装点相对尺寸后背门安装开档尺寸尾灯安装点功能尺寸座椅安装功能尺寸玻璃升降器安装尺寸4.4投产阶段尺寸管理35功能尺寸功能尺寸又可分为两个问题：可测量的距离（如孔的位置度）作用尺寸（如孔的名义值）第一项内容通常是测量计划的一部分用于监控；第二项内容是由尺寸工程分析用以支持产品和工艺的设计。两项内容是相互联系的。对于某些通用的功能尺寸可以制订成标准化文件参照执行；对于特殊区域或关重零部件的功能尺寸需要做针对性分析；功能尺寸也需要使用尺寸链累积计算方法或3D仿真方法进行分析4.4投产阶段尺寸管理36功能尺寸可测量的距离-白车身功能尺寸需要保证的孔或面的位置度需要保证的相对尺寸白车身功能尺寸是白车身测量计划的重要部分，也是决定白车身几何质量是否合格的重要因素，通过三坐标测量和相应的验收指标指导焊装调试过程。4.4投产阶段尺寸管理37

公差优化仿真分析/尺寸工程评估，功能尺寸管理分析，分析解决试生产中的相关问题。公差分析整车DTS设计重要总成及零部件GD&T设计和GD&M设计规划确定各级测量计划与测量方法试生产支持尺寸相关目标确定整