尺寸工程在我國汽車制造中的作用 蔣國平課件

尺寸工程

在我國汽車制造中的作用

蔣國平

地點(diǎn)：上海?現(xiàn)代汽車制造論壇日期：2012年4月—如何運(yùn)用尺寸工程讓整車品質(zhì)騰飛12前身為李鴻章1862年創(chuàng)建的上海洋炮局。師夷長技以制夷。橫跨三個世紀(jì)，150年歷史。第一任總工程師：馬格里（英國）創(chuàng)始人：李鴻章一、歷史沿革誕生于洋務(wù)運(yùn)動，揚(yáng)名于抗日戰(zhàn)爭，成長于新中國，興盛于改革開放重慶：全球管理中心都靈：聚集全球頂尖造型設(shè)計人才橫濱：擁有全球最精致的內(nèi)外飾設(shè)計能力諾丁漢：世界級發(fā)動機(jī)及變速器研制聚集地底特律：底盤匹配技術(shù)

……重慶研究總院

“五國九地，各有側(cè)重”全球化研發(fā)布局二、發(fā)展現(xiàn)狀3國內(nèi)汽車一、現(xiàn)階段我國汽車工業(yè)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)國外汽車差距在哪里？VS5品牌價值成本、性能和品質(zhì)等制造技術(shù)水平、核心技術(shù)…。一、現(xiàn)階段我國汽車工業(yè)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)差距6中國汽車工業(yè)近10年得到了飛速的發(fā)展，已經(jīng)成為世界第二制造大國，數(shù)量上的“強(qiáng)大”，不是汽車強(qiáng)國，沒有正真技術(shù)核心、沒有世界先進(jìn)制造技術(shù)、管理流程、理念與方法，因此、就沒有真正自主意義上高端品牌汽車。

自主品牌汽車現(xiàn)狀主要以下表現(xiàn):

1.品牌價值不高、上升幅度與速度慢！2.市場認(rèn)可度低，處于低端3.顧客抱怨問題多，細(xì)小問題多。4.難以有持續(xù)、穩(wěn)定市場占有率和好的口碑。

究其原因主要是：

1.缺乏完善、科學(xué)汽車制造流程和管理理念與方法2.汽車制造技術(shù)發(fā)展較慢汽車制造技術(shù)發(fā)展緩慢和落后，尤其在車身精度、裝配精度、控制方面技術(shù)突破較少。本文從設(shè)計階段到制造階段，如何運(yùn)用尺寸工程系統(tǒng)、方法實(shí)現(xiàn)車身精度提升，確保整車裝配品質(zhì)，滿足各項與精度密切相關(guān)的性能（異響、漏水和操作使用），實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)汽車。一、現(xiàn)階段我國汽車工業(yè)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)7面臨的挑戰(zhàn)最終造成難以有持續(xù)、穩(wěn)定市場占有率和表現(xiàn)，缺乏持續(xù)后續(xù)市場競爭力。成本壓力大、利潤空間小。沒有形成產(chǎn)品平臺通用化，整個開發(fā)周期長，無法快速反映占領(lǐng)有效市場，缺乏市場機(jī)會搶占能力品牌價值不高、市場認(rèn)可度低。上升幅度與速度慢，處于低端，顧客抱怨問題多，細(xì)小問題多，細(xì)節(jié)不完善最嚴(yán)重后果是自主品牌處于低端、市場份額被侵占，變成世界代工廠，沒有民族品牌和核心技術(shù)。一、現(xiàn)階段我國汽車工業(yè)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)8三、我國汽車工業(yè)如何開展尺寸工程系統(tǒng)工程“師夷長技以制夷”1.為什么要開展尺寸工程系統(tǒng)工程尺寸工程注：顏色表示尺寸工程發(fā)展成熟度“拿來主義”10三、我國汽車工業(yè)如何開展尺寸工程系統(tǒng)工程尺寸工程與各專業(yè)的關(guān)系尺寸工程產(chǎn)品設(shè)計整車制造質(zhì)量供應(yīng)商采購工藝2.如何建立尺寸工程系統(tǒng)124.尺寸工程的工作內(nèi)容DTS（尺寸目標(biāo)制定）GD&T（定位及公差設(shè)計）虛擬制造（VSA\3DCS）GD&M（測量計劃設(shè)計）投產(chǎn)階段尺寸管理產(chǎn)品上市零部件的檢測、過程能力統(tǒng)計評價自制分總成、白車身焊接總成的檢測、過程能力評價整車內(nèi)外觀尺寸評價

PCF、UCF活動、功能主模型（內(nèi)外組合檢具）活動三、我國汽車工業(yè)如何開展尺寸工程系統(tǒng)工程144.1整車尺寸目標(biāo)制定（DTS)DTS:全稱是DimensionToleranceSpecification,即整車的尺寸公差目標(biāo)，側(cè)重在整車內(nèi)、外觀匹配區(qū)域的間隙、面差尺寸目標(biāo)及外觀美學(xué)要求，并根據(jù)工藝、制造能力制定整車尺寸公差目標(biāo)。15廣義DTS-設(shè)計的品質(zhì)目標(biāo)車身作為各系統(tǒng)的承載主體，其質(zhì)量目標(biāo)除了外觀和內(nèi)飾間隙面差要求外還應(yīng)包括底盤，電器，動力系統(tǒng)和各功能附件等的裝配要求，以及各系統(tǒng)正常工作的尺寸保證；尺寸工程需要根據(jù)各系統(tǒng)的需求為白車身相關(guān)區(qū)域指定目標(biāo)，并通過對單件，分總成和總成的層層監(jiān)控實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)；與尺寸功能相關(guān)的性能目標(biāo)通?？煞譃橐韵聨最悾和庥^（尺寸）質(zhì)量裝配性密封性操作性行駛性能法規(guī)/安全等狹義DTS總裝工藝性，如換擋操縱總成裝配困難車門密封間隙控制，某些區(qū)域貼合間隙過大車門開啟困難行駛跑偏問題4.1整車尺寸目標(biāo)制定（DTS)…16性能目標(biāo)DTS目標(biāo)廣義DTS-品質(zhì)目標(biāo)性能質(zhì)量外觀質(zhì)量保證外觀間隙面差的設(shè)計要求保證零部件，總成的裝配性保證底盤，電器，動力總成等零部件的裝配精度車身質(zhì)量品質(zhì)目標(biāo)根本重點(diǎn)4.1整車尺寸目標(biāo)制定（DTS)17DTS與各項工作關(guān)系圖：DTS定位系統(tǒng)工藝支持功能尺寸公差設(shè)計測量計劃設(shè)計Building測量Checking4.1整車尺寸目標(biāo)制定（DTS)18

GD&T：全稱是GeometryDimensionAndTolerance,即幾何尺寸與公差，包含定位基準(zhǔn)及被測要素公差要求。

GD&T圖紙是產(chǎn)品尺寸公差設(shè)計部門對于汽車零部件制定的具體制造公差要求，用于指導(dǎo)與約束工裝供應(yīng)商模、夾、檢具設(shè)計與制造并促使實(shí)物零部件尺寸精度達(dá)到設(shè)計要求。

在GD&T圖紙中明確規(guī)定零部件的制造精度要求。

定位基準(zhǔn)頁被測要素公差要求頁4.2定位及公差（GD&T)20制造（MCP）RPS是焊裝夾具和總裝裝配的定位點(diǎn)信息；RPS定義需要參考焊裝和總裝的工藝需求。RPS定義需要參考零件上各個特征的功能測量(MLP或PLP)RPS同時也是檢具和CMM測量的定位點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)信息；RPS需要根據(jù)零件的幾何形狀制定RPS需要參考零件的沖壓特征制定定位系統(tǒng)LocatingScheme基準(zhǔn)一致性RPS信息需要與設(shè)計，沖壓，焊裝，總裝以及質(zhì)量部門共享定位系統(tǒng)：這種統(tǒng)一的定位系統(tǒng)歐洲通常稱為RPS（Referencepointssystem），而美國通常稱為CDLS（Commondatumlocatingsystem）。下面將定位系統(tǒng)簡稱為RPS。4.2定位及公差（GD&T)21零件定義公差的方法 從環(huán)境分析到公差設(shè)定

A美學(xué)性/外觀B裝配性/工藝C密封性D功能性/操作E行駛性F安全性/法規(guī)G舒適性/人機(jī)工程明確環(huán)境件的構(gòu)成確定不同環(huán)境件之間不同的關(guān)系確定目標(biāo)和不同環(huán)境件之間的功能要求公差值功能分析環(huán)境分析公差表達(dá)相對基準(zhǔn)系統(tǒng)公差的類型（公差帶的形狀）特征（孔/面/邊）起始/結(jié)束位置基礎(chǔ)公差進(jìn)一步要求/復(fù)合公差特殊公差4.2定位及公差（GD&T)23總成的公差設(shè)計因?yàn)楹附覯CP的不同以及裝配順序的影響，焊接總成的公差不能通過經(jīng)驗(yàn)制訂，而需要通過公差累積計算制訂。目前有兩種尺寸鏈累積計算方法：2D尺寸鏈計算3D仿真分析2D方法主要用于白車身分總成，總成公差指定，是公差設(shè)計的主要方法。核心是方和根計算；3D方法主要用于某些區(qū)域的專項分析，尤其適用于形狀復(fù)雜，多條鏈環(huán)的局部區(qū)域。如前大燈區(qū)域等。核心蒙特卡洛方法。但無論哪種方法，其分析的思路是相同的，都需要有：每個零件的定位系統(tǒng)分析；相鄰零件總成的裝配順序分析；

零件搭接關(guān)系分析；

4.2定位及公差（GD&T)242D尺寸鏈計算2D尺寸鏈累積計算常制作成模板，分為圖示和計算區(qū)域，便于分析和管理4.3公差計算及分析262D尺寸鏈與3D仿真計算比較優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件2D尺寸鏈計算方便快捷；對軟硬件需求??；對數(shù)據(jù)依賴程度低圓形公差帶，角度的影響使得某些情況下計算精度較低；復(fù)雜區(qū)域計算更多需要經(jīng)驗(yàn)主要適用于DTS驗(yàn)證；分總成，總成的測量公差設(shè)計；項目支持和方案選擇3D仿真計算計算精度較高；可用于復(fù)雜區(qū)域的公差計算建模時間較長；對數(shù)據(jù)依賴性強(qiáng)；對軟硬件依賴強(qiáng)主要適用于某些區(qū)域的專題分析；也可用于分總成，總成的測量公差設(shè)計4.3公差計算及分析測量計劃設(shè)計：測量計劃包括:-測量方案（檢具、三坐標(biāo)和在線檢測等）-檢測成績表-測量系統(tǒng)可靠性等

可靠的測量計劃及測量系統(tǒng)，可以幫助主機(jī)廠監(jiān)控尺寸波動情況及快速有效地進(jìn)行尺寸問題整改。4.4測量系統(tǒng)設(shè)計28測量點(diǎn)類型： 可分為工序測點(diǎn)，外觀測點(diǎn)，功能測點(diǎn)三類；翼子板和前罩安裝點(diǎn)工序定位點(diǎn)外觀面差/間隙測量點(diǎn)直線曲線平面測量點(diǎn)的選取要根據(jù)被測要素的尺寸及形狀決定測量點(diǎn)應(yīng)該是為了保證監(jiān)控零件幾何尺寸精度的前提下盡量少

-測量點(diǎn)應(yīng)當(dāng)覆蓋檢查零件的所有測量要素

-這些被選取的點(diǎn)不應(yīng)離基準(zhǔn)很近實(shí)際監(jiān)控時不會測量所有的測點(diǎn)4.4測量系統(tǒng)設(shè)計30測量工藝卡（成績表） 測量工藝卡需要完全反映零件及總成的定位系統(tǒng)，測點(diǎn)圖及測量方法（檢具、測量支架）在樣件調(diào)試的整個階段中，零件全尺寸檢測（環(huán)節(jié)極限點(diǎn)、貼合表面、體積、孔等）。大批量之后，零件的檢測將逐漸變少（關(guān)重檢測），僅用于日常監(jiān)控。測量工藝卡的使用通常分為兩個階段:根據(jù)零件自身檢測在自由狀態(tài)下進(jìn)行檢測，以加大應(yīng)力的消除。用支撐點(diǎn)/壓頭進(jìn)行檢測，用以確定工藝的其他部分。1根據(jù)零件的最終狀態(tài)檢測零件裝配時的定位系統(tǒng)零件在車身上的狀態(tài)GD&T中定義的局部檢測基準(zhǔn)24.4測量系統(tǒng)設(shè)計31沖壓件沖壓件的公差沖壓廠商制作沖壓廠商使用沖壓件的測量工藝卡白車身、焊接總成測量需要表達(dá)焊接總成測量工藝卡整車、內(nèi)外飾件內(nèi)外飾件的公差內(nèi)外飾件的測量工藝卡供應(yīng)商制作供應(yīng)商使用尺寸工程負(fù)責(zé)制作或由尺寸工程定義測點(diǎn)由供應(yīng)商制作測量部門使用測量工藝卡的制訂和使用4.4測量系統(tǒng)設(shè)計32測點(diǎn)布置圖及測量工藝卡實(shí)例GD&M測量工藝卡4.4測量系統(tǒng)設(shè)計33試生產(chǎn)階段及量產(chǎn)后的尺寸工程活動：零部件的檢測、過程能力統(tǒng)計評價自制分總成、白車身焊接總成的檢測、過程能力評價整車內(nèi)外觀尺寸評價

PCF、UCF活動、功能主模型（內(nèi)外組合檢具）活動綜合尺寸公差問題分析

生產(chǎn)制造過程尺寸管理是長安主機(jī)廠及所有零部件供應(yīng)商必須重視的一項工作。4.4投產(chǎn)階段尺寸管理34功能尺寸功能尺寸可分為兩部分內(nèi)容：白車身功能尺寸零部件及總成功能尺寸翼子板安裝開檔尺寸副車架安裝點(diǎn)相對尺寸后背門安裝開檔尺寸尾燈安裝點(diǎn)功能尺寸座椅安裝功能尺寸玻璃升降器安裝尺寸4.4投產(chǎn)階段尺寸管理35功能尺寸功能尺寸又可分為兩個問題：可測量的距離（如孔的位置度）作用尺寸（如孔的名義值）第一項內(nèi)容通常是測量計劃的一部分用于監(jiān)控；第二項內(nèi)容是由尺寸工程分析用以支持產(chǎn)品和工藝的設(shè)計。兩項內(nèi)容是相互聯(lián)系的。對于某些通用的功能尺寸可以制訂成標(biāo)準(zhǔn)化文件參照執(zhí)行；對于特殊區(qū)域或關(guān)重零部件的功能尺寸需要做針對性分析；功能尺寸也需要使用尺寸鏈累積計算方法或3D仿真方法進(jìn)行分析4.4投產(chǎn)階段尺寸管理36功能尺寸可測量的距離-白車身功能尺寸需要保證的孔或面的位置度需要保證的相對尺寸白車身功能尺寸是白車身測量計劃的重要部分，也是決定白車身幾何質(zhì)量是否合格的重要因素，通過三坐標(biāo)測量和相應(yīng)的驗(yàn)收指標(biāo)指導(dǎo)焊裝調(diào)試過程。4.4投產(chǎn)階段尺寸管理37

公差優(yōu)化仿真分析/尺寸工程評估，功能尺寸管理分析，分析解決試生產(chǎn)中的相關(guān)問題。公差分析整車DTS設(shè)計重要總成及零部件GD&T設(shè)計和GD&M設(shè)計規(guī)劃確定各級測量計劃與測量方法試生產(chǎn)支持尺寸相關(guān)目標(biāo)確定整