張永順

(保定長安客車制造有限公司，河北定州 073000)

0 引言

隨著汽車行業(yè)的高速發(fā)展和整體價(jià)格的走低趨勢，行業(yè)間的競爭日趨激烈，越來越多的消費(fèi)者對(duì)于汽車產(chǎn)品的要求不僅限于具備良好的性能，還要具備良好的外觀質(zhì)量。在這種背景下，尺寸工程專業(yè)被引入中國，其在產(chǎn)品開發(fā)中的優(yōu)勢和作用被業(yè)內(nèi)迅速認(rèn)知。

尺寸工程技術(shù)的合理應(yīng)用可以很好地提升產(chǎn)品的外觀質(zhì)量、功能性和裝配性，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，最常見的也是最難發(fā)現(xiàn)的問題就是在進(jìn)入大批量生產(chǎn)組裝后出現(xiàn)的小概率問題，這些問題往往當(dāng)零件進(jìn)行裝配時(shí)或裝配后才能被發(fā)現(xiàn)，有時(shí)候需要調(diào)整零件的制造模具才能解決，這樣就會(huì)造成極大的浪費(fèi)，乃至影響到產(chǎn)品的總體經(jīng)濟(jì)利益[1]。尺寸工程技術(shù)的運(yùn)用可以很好地解決這類問題，甚至可以在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行有效規(guī)避。

1 尺寸工程概述

尺寸工程是以主機(jī)廠當(dāng)前制造能力或計(jì)劃提升后的制造能力為出發(fā)點(diǎn)，制定合理的尺寸控制方案和有效的定位策略，通過合理地分配產(chǎn)品制造過程中的各級(jí)公差，使產(chǎn)品達(dá)到設(shè)定的性能和外觀等要求。

尺寸工程中的尺寸鏈計(jì)算或運(yùn)用公差虛擬仿真技術(shù)可以對(duì)前期設(shè)定的公差要求和技術(shù)方案進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判和預(yù)防。尺寸鏈計(jì)算公式是各組成環(huán)尺寸的隨機(jī)變量函數(shù)，而各組成環(huán)的公差數(shù)值為隨機(jī)變量，并在其公差范圍內(nèi)符合一定的分布規(guī)律。

用蒙特卡羅算法求解公差問題，其實(shí)就是把求封閉環(huán)尺寸公差的問題轉(zhuǎn)化為求解一個(gè)隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)問題來處理；封閉環(huán)尺寸公差的確定，采用隨機(jī)模擬和統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法求解，用這種方法得到的結(jié)果比較符合實(shí)際情況[2-3]。如式(1)所示。

(1)

2 前格柵與前大燈間隙問題

2.1 問題描述

某MPV車型在試生產(chǎn)階段發(fā)現(xiàn)，前格柵與前大燈間隙合格率低，而且左右間隙不均，對(duì)稱度差。測量部位如圖1所示。隨機(jī)抽取了5臺(tái)實(shí)車進(jìn)行測量，測量數(shù)據(jù)見表1。

圖1 測量部位

表1 測量數(shù)據(jù) mm

從表1測量數(shù)據(jù)可以看出，此處間隙定義為(3.0±1.5)mm，實(shí)際測量中，最大間隙為6.5 mm，最小間隙為3.8 mm， 偏差量最大為3.5 mm，超出DTS定義值2.0 mm，視覺效果差，并且左右間隙不均，對(duì)稱度差，嚴(yán)重影響視覺效果。

2.2 原因分析

前大燈、格柵均通過螺栓、卡扣安裝在白車身上，通過尺寸鏈對(duì)公差進(jìn)行分析，尺寸鏈環(huán)見表2。

表2 尺寸鏈環(huán)

結(jié)合表2中各尺寸鏈公差和該位置(3.0±1.5)mm的間隙理論值，運(yùn)用蒙特卡洛公差分析方法進(jìn)行尺寸鏈計(jì)算可得合格率為97.47%，即每100臺(tái)車中會(huì)有3臺(tái)出現(xiàn)間隙問題，符合設(shè)計(jì)要求，初步判定為零部件精度問題。

檢查格柵、大燈的零部件檢測成績表和白車身三坐標(biāo)檢測報(bào)告發(fā)現(xiàn)：(1)前組合燈與格柵配合面輪廓度有超差，貢獻(xiàn)量為0.8～1.3；(2)前格柵與前組合燈配合面輪廓度有超差，貢獻(xiàn)量為0.2～0.8；(3)左側(cè)前大燈安裝孔X正向超差，右側(cè)負(fù)向超差，兩側(cè)均向間隙增大方向偏差，左側(cè)貢獻(xiàn)量約1.8，右側(cè)貢獻(xiàn)量0.8～1.8，安裝孔精度見表3。

表3 大燈安裝孔精度 mm

3 優(yōu)化方向和效果驗(yàn)證

3.1 優(yōu)化方向

針對(duì)上述問題描述和原因分析，采取以下措施對(duì)前格柵與前大燈間隙問題進(jìn)行優(yōu)化。

(1)前大燈邊界精度提升。提升前大燈邊界精度，使大燈邊界在不超差的前提下向中值靠攏。

(2)對(duì)前格柵進(jìn)行點(diǎn)云掃描確保格柵邊界精度。

(3)控制白車身精度，保證大燈安裝孔公差在±1.5 mm以內(nèi)，如圖2所示。

圖2 前大燈安裝孔

(4)增加功能尺寸控制車身寬度，保證前大燈的對(duì)中性，公差定義為±1.5 mm，如圖3所示。

圖3 保證前大燈對(duì)中性的功能尺寸

3.2 實(shí)車測量驗(yàn)證

隨機(jī)抽取5臺(tái)下線車輛，測量前格柵與前大燈間隙，測量數(shù)據(jù)見表4。

從表4可看出，檢測車輛無論在單邊間隙均勻性還是左右間隙對(duì)稱性等方面均有了較大提升，達(dá)到外觀要求。

表4 優(yōu)化后的實(shí)車測量數(shù)據(jù) mm

4 結(jié)束語

試生產(chǎn)階段運(yùn)用尺寸工程的方法進(jìn)行公差計(jì)算可以解決文中所述的外觀缺陷問題，也可以解決其他裝配問題，并制定相應(yīng)的優(yōu)化措施。尺寸工程應(yīng)盡早介入新產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)階段，制定嚴(yán)格、合理的技術(shù)方案，評(píng)估方案的可行性并進(jìn)而提出優(yōu)化方案，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)指出優(yōu)化方向，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本，避免產(chǎn)品在量產(chǎn)階段出現(xiàn)外觀缺陷或其他裝配問題。