关于车身尺寸工程内容的探讨

史红雨

摘 要：车身的质量和精度直接影响着后序的整车装配精度和性能，是汽车制造工序中最为重要的环节。本文简要论述了车身尺寸工程在整车开发过程中的重要性和工作内容。

关键词：车身；尺寸工程；公差设定和控制

车身制造偏差是全球汽车厂普遍存在的质量问题，它直接影响了整车的风噪、密封、外观、装配性能等，在产品开发阶段还可能延长产品的投放周期和增加设计成本。那么，在整车开发过程中怎样科学系统的设计尺寸和公差，同时对其监测管理从而更加科学、合理、有效地保证车身质量则至关重要。这个过程我们称之为“车身尺寸工程”。

一、尺寸工程定义和目标

所谓“尺寸工程”：以满足客户质量需求为目标，以车身装配尺寸精度为核心，在车身整个开发过程中，应用各种软件和经验、标准和规范，针对车身尺寸和公差系统进行优化，在SE小组的协同工作下，有效地缩短产品开发周期、减低开发成本并保证批量制造质量的稳定和持续改进过程。

二、尺寸工程组织构架

无论怎样智能的软件和科学的分析手段都是需要输入条件和基础数据的支撑，这些基础数据是由来源于公司各相关部门及供应商的经验、标准、流程、生产能力等多方面因素构成。因此，“尺寸工程”的组织成员涉及广泛，包括设计、工艺、质量、生产、采购及供应商等各部门参与并相互协作，同时保证按照设定目标完成自己本职工作，才能最终达到产品的质量要求。

三、尺寸工程内容和流程

尺寸工程主要包括两方面内容：尺寸公差设计、尺寸公差控制和管理。

尺寸公差设计：根据定义的最终质量目标，借助科学的公差分析手段和公司的经验、标准，逐级进行整车、车身、分总成、单件的定位系统及公差的设计、测量点设计，并在不断的计算中优化产品设计结构及工艺设计。从而满足质量目标的要求。

尺寸公差控制和管理：根据优化设计后的尺寸公差进行模、夹、检具等工装的方案制定，测量控制，尺寸一致性的控制、管理。

尺寸工程流程简单总结：设计→验证→优化。具体内容如下：

（一） DTS目标的定义

所谓DTS（英文全称：Dimension Tolerance Specification）：整车的尺寸公差规范。它可分为两部分：一是“外观质量特性”：主要侧重整车外观匹配区域的间隙、面差等的尺寸公差要求，因其直接面对用户，是汽车外观造型的重要组成部分，同时也是车身工艺制造水平的体现。另一部分指“性能质量目标”：主要包括除外观外对其他功能部件装配性能要求，也是间接的对车身质量的要求。尺寸工程工作都是以DTS目标为核心展开。DTS的设定通常根据竞品车及经验设定，采用尺寸链的计算方式对目标进行验证和优化，保证产品结构及工艺设计合理性，同时也避免盲目降低零件的公差，节约成本。

（二） RPS定位系统和公差的设定

RPS（Reference Point System）系统的建立是保证车身尺寸最基本原则。对于车身制件，RPS点选取应遵循N-2-1原则，并且布置在工艺性良好、区域稳定的部位，与车身坐标系平行，同时从设计、工装、装配到检测均要遵循统一、一致的原则，以确保车身、零部件的匹配位置精度受到控制。RPS的主旨就是确保制造过程可重复性和可靠性。它的确定是由SE小组成员共同商讨完成。

公差设定：公差设定原则：是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。公差过大会产生质量问题；过小，会加大生产成本。制定公差需考虑工艺可行性。各级单件、总成的公差设计需要满足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比对；对于超标的公差，根据具体情况通过产品结构设计和工艺改进进行协调，或修改目标值。

各公司根据自己的工艺制造水平都有自己的公差标准，这些基本公差就是公差设定的标准，也是尺寸工程的基础和条件。在公差的设定过程中，也确定了车身分总成、总成的公差目标和被测要素。

（三）公差计算和GD&T图纸

公差计算：通过输入的数模、基准和公差、装配顺序及关键尺寸定义等信息进行计算或动态模拟，来计算和反映总成、零部件在实际装配中各环节偏差贡献因子的情况。一般有两种计算方法：

二维算法：多用于白车身总成、分总成的公差指定，核心就是均方根法 。

公式：，其中Tn代表定位、装配关系等不同尺寸链的公差。

三维算法：采用公差分析软件（如：VisVSA等）创建模型，进行仿真和分析。适用于形状复杂，多条链环的局部区域。

GD&T图纸（Geometry Dimension and Tolerance）：形位公差，它包括定位基准及被测要素的公差要求。最终确定的GD&T的图纸是对零部件的具体制造公差要求。用于指导与约束模、夹、检具等工装的设计与制造并促使实物零部件尺寸精度达到设计要求。

（四）工装的设计和制造

工装的设计和制造要满足上述定位基准的统一和传承、公差分配的原则的同时，也要考虑操作性的方便，利于焊点质量和最终车身尺寸的保证。安装调试过程中采用三坐标检测将精度调整、控制在公差要求范围内。

（五）测量系统设计

测量系统设计通常包括三方面内容：工具的选用、测量点确定、测量文件的输出。

设备确定：根据上述车身总成、功能尺寸等公差的要求，应规划采用什么样的手段进行测量、控制和管理，通常采用检具、三坐标离线检测、在线激光检测等方法。测量点确定：根据GD&T图制定。车身测量点通常包括：工序测点、功能测点、外观测点。在产品开发的不同阶段检测点的数量、位置都有所变化，后序生产稳定后根据实际情况可逐渐减少。测量文件的编制：在测量文件中应包括上述所阐述的定位系统、精度公差要求、使用工具、监控的点位及频次等方面。从单件到总成都需要制作完整的检测文件，以便统计、分析和改进。

（六）生产阶段的尺寸管理

在批量装车、测量、匹配、安装的过程中积累真实数据，通过上述方法计算，对最初所设定的工序流程、定位、测点、公差通过计算分析优化和改进，最终满足我们的质量要求。

四、结束语

车身尺寸工程是个长久的事业，在不断验证和优化中敦促我们不断加强和完善企业统一的管理化、技术标准、流程、规范系统化的工作，同时提高产品结构设计水平、工艺设计水平及工艺装备制造水平。

参考文献：

[1]刘征.白车身尺寸工程概述[J].企业科技与发展，2012（07）： 37-42.