摘 要：本文擬通過提供一種快速有效的分析方法解決汽車所有間隙/面差類的問題。以某車型前輪眉與前門下飾板面差問題為例，采用二維尺寸鏈分析法對設計公差進行校核，通過各尺寸鏈（零件）實測數(shù)值的參數(shù)特征和貢獻度分析，解決了該問題，制定了對策方案并驗證。為解決汽車間隙/面差類問題提供了重要的思路。

關鍵詞：面差 尺寸鏈分析 均值 極差 貢獻度

目前各主機廠各車型在汽車試生產(chǎn)階段會發(fā)生多種多樣的間隙/面差類問題，問題發(fā)生的原因也是多種多樣，但各零部件合格但整車DTS（尺寸技術規(guī)范）不合格卻是各部門各工程師存在爭議的問題，繼而問題的解決也就成為他們的難點。

尺寸鏈的計算方法主要包括概率法和極值法，概率法是根據(jù)概率論的基本原理對尺寸鏈進行計算，方法科學、復雜，經(jīng)濟效果好，用于鏈環(huán)數(shù)多的大批量生產(chǎn)；在影響安全、法規(guī)及重要產(chǎn)品性能的尺寸鏈計算中一般建議采用極值法，其能保證完全的互換性[1]。

本文以某車型前輪眉與前門下飾板面差問題為例，采用尺寸鏈分析法和均值/極差法找到了面差不合格的原因，制定了對策方案并進行了批量驗證，最終使問題得到徹底解決。文中所采用的問題解決思路可以為大家提供一種簡單有效的問題解決方法。

1 問題提出

某車型在PT階段時，發(fā)生小批量前輪眉與前門下飾板面差0.5～2.5mm[設計標準0（—0.5～1.0）mm，前門為基準]的問題，均值為1.3mm，均值偏移1.3mm。問題現(xiàn)象為面差狀態(tài)不穩(wěn)定，且大部分情況為前輪眉面差高，問題發(fā)生所在位置為左側(cè)，如圖1（a）所示，該位置的斷面圖如圖1（b）所示。前輪眉面差高問題視覺效果差，嚴重影響整車外觀品質(zhì)，事業(yè)部品檢部門要求尺寸工程部門迅速介入調(diào)查，查找問題發(fā)生真因，并給出整改方案和驗證計劃。

2 設計校核

前輪眉與前門下飾板面差設計要求0（—0.5～1.0）mm，公差值—0.5～1.0將作為尺寸鏈校核的目標值使用。

裝配關系：翼子板與前門通過裝具裝在車身骨架上，且需要人工進行調(diào)整，達到前門與翼子板間隙面差滿足DTS要求；經(jīng)涂裝工藝后的車身為外覆蓋件提供較強的安裝結(jié)構，進入總裝后進行前輪眉與下飾板的裝配。

針對前輪眉與前門下飾板面差問題，根據(jù)所涉及零部件翼子板、前門、前輪眉、前門下飾板等的裝配關系建立前輪眉與前門下飾板面差的二維尺寸鏈鏈環(huán)，如圖2所示。

采用二維尺寸鏈計算方法-概率法校核面差設計公差的正確性，概率法[2-4]公式為：

式中：Ti為各尺寸鏈環(huán)（零部件）對應公差；εi為各尺寸鏈環(huán)（零部件）對應CPK要求。

根據(jù)所建立的二維尺寸鏈鏈環(huán)、公差信息（查找各零部件圖紙所知）、概率法公式，建立前輪眉與前門下飾板面差公差累積分析表，如表1所示。

前輪眉與前門下飾板面差尺寸鏈計算結(jié)果為±0.91mm，超差率1.4%，屬于可接受范圍。

將所涉及各零部件裝配關系、定位/公差信息輸入3DCS三維偏差仿真分析軟件中，對前輪眉與前門下飾板面差設計要求進行校核，運行次數(shù)5000次，計算結(jié)果為±0.915，超差率1.26%，屬可接受范疇，如圖3所示。分析3DCS計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)：由于裝配關系簡單、影響因素不包含三維空間旋轉(zhuǎn)的因素，3DCS軟件分析結(jié)果與二維尺寸鏈分析結(jié)果數(shù)值近似。

3 問題解決思路

零部件測量數(shù)值特性為零件偏差是均值參數(shù)與一致性參數(shù)之和。在設計階段，定義測量數(shù)值均值為0，散差即為設計要求的數(shù)值；但在整車開發(fā)階段，零部件才測量數(shù)值的均值往往不為0，散差一般會小于設計要求的數(shù)值，不同階段數(shù)值特性對比見表2。根據(jù)這些特性，分析間隙/面差類問題需要把各零部件實測數(shù)值的均值和一致性參數(shù)分別提取出來進行分析對策。

均值參數(shù)表示與設計的接近程度，具有直接累加的特性，通過修改模具型面或調(diào)整參數(shù)實現(xiàn)，整改成本一次性投入，容易達成，越早期越易實現(xiàn)，根據(jù)統(tǒng)計此類問題發(fā)生比重占80%；一致性參數(shù)表示工藝過程能力水平，具有正態(tài)分布累積特性（概率統(tǒng)計算法），需對各個工序進行維護，持續(xù)維護成本投入，不易達成，根據(jù)統(tǒng)計此類問題發(fā)生比重占10%。正是由于均值直接相加的累積特性，當一個尺寸鏈有多個鏈環(huán)時，多個鏈環(huán)均值相加會出現(xiàn)2種情況：①各個鏈環(huán)均值累積接近理論值時，體現(xiàn)為無問題；②各個鏈環(huán)均值累積遠離理論值時，體現(xiàn)為問題；針對情況②就是為什么零部件都合格，但整車DTS（外觀幾何品質(zhì)）不合格的主要原因，也是解決該問題的關鍵。

4 現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)分析

4.1 前輪眉與前門下飾板面差分析

根據(jù)前輪眉與前門下飾板面差二維尺寸鏈，分別對各零部件的實測數(shù)據(jù)和面差進行匯總分析，將各零件實測數(shù)據(jù)的均值/極差、均值累加值與各零件設計值、裝車結(jié)果面差均值進行對比分析，找出問題真因與對策[5-10]。

針對該車型下線車，隨機抽取10臺份進行測量和驗證。實測10臺份整車前輪眉與前門下飾板面差數(shù)值分別為0.5mm、1.2mm、0.7mm、1.7mm、1.6mm、0.7mm、1.5mm、2.1mm、1.2mm、1.5mm，均值為1.27mm（理論設計名義值0mm），均值偏差1.27mm。

4.2 各零部件偏差實測值

4.2.1 前輪眉面差匹配面面輪廓度

將前輪眉裝配在其檢具上，測量前輪眉面差匹配面面輪廓度，測量位置如圖4所示，實測10臺份數(shù)據(jù)為：0.48mm、0.25mm、0.28mm、0.22mm、0.34mm、0.27mm、0.39mm、0.19mm、0.18mm、0.22mm，均值為0.28mm（理論設計名義值0mm），均值偏差0.28mm，極差0.30mm，零件偏差較小且較為穩(wěn)定。

4.2.2 翼子板上-輪眉安裝面相對于調(diào)平面的功能尺寸

將翼子板按照要求裝在其檢具上，輪眉安裝面相對于調(diào)平面的功能尺寸（Y向相對尺寸，調(diào)平面即翼子板與前門裝配調(diào)整時用以調(diào)平面差的位置），測量位置如圖5所示。實測數(shù)值分別為-1.0mm、-0.7mm、-1.0mm、-0.8mm、-0.9mm、-1.2mm、-1.0mm、-0.9mm、-0.7mm、-0.9mm，均值偏差-0.90mm較大（理論名義值0mm，負值指安裝面高于調(diào)平面，其數(shù)值增加了DTS實測值，因此累積偏差為0.9mm），極差0.5mm。

4.2.3 翼子板與前門面差

利用面差表測量翼子板與前門的面差（調(diào)平面位置），測量位置如圖6所示。實測數(shù)值分別為-0.9mm、0.4mm、-0.6mm、0.5mm、-0.5mm、-0.6mm、-0.4mm、0.7mm、0.5mm、-0.7mm，均值偏差-0.16mm（理論設計名義值0mm），極差1.6mm，均值偏小，但數(shù)值穩(wěn)定性差。

4.2.4 前門上-下飾板安裝面相對于調(diào)平面的功能尺寸

將前門總成裝在其檢具上，測量下飾板安裝面相對于調(diào)平面的功能尺寸（Y向相對尺寸），測量位置示意如圖7所示。實測數(shù)值分別為-0.1mm、0mm、-0.2mm、-0.3mm、-0.3mm、-0.2mm、0mm、-0.3mm、-0.2mm、-0.2mm，均值偏差-0.18mm（理論名義值0mm，負值指安裝面低調(diào)平面，會增加DTS實測值，因此累積偏差用0.18mm），極差0.3mm，零件偏差小且狀態(tài)穩(wěn)定。

4.2.5 前門下飾板面差匹配面面輪廓度

將前門下飾板裝在其檢具上，測量前門下飾板面差匹配面面輪廓度，測量位置如圖8所示，實測數(shù)值為：-0.12mm、-0.15mm、-0.15mm、-0.22mm、-0.27mm、-0.12mm、-0.26mm、-0.21mm、-0.19mm、-0.21mm，均值偏差-0.19mm（理論名義值0mm，負值指其低于理論位，會增加DTS實測值，因此累積偏差用0.19mm），極差0.15mm。

4.3 貢獻量統(tǒng)計與分析

匯總各零部件的實測數(shù)據(jù)均值、極差等參數(shù)，將各尺寸鏈環(huán)（零部件）偏差貢獻量統(tǒng)計與分析，如表3所示。

根據(jù)各尺寸鏈環(huán)（零部件）偏差累積分析，累積之和為1.39mm，與整車面差實測數(shù)值1.27mm基本一致。通過參數(shù)、貢獻度分析，導致前輪眉與前門下飾板面差超差的原因為鏈環(huán)2和1均值偏移；面差穩(wěn)定性差的原因為鏈環(huán)3極差較大。

綜合考慮模具整改成本和周期，制定對策：①鏈環(huán)2（翼子板上-輪眉安裝面相對于調(diào)平面的功能尺寸）均值調(diào)整1.0mm，鏈環(huán)1（前輪眉面差匹配面面輪廓度）均值調(diào)整0.3mm；②優(yōu)化翼子板與前門面差調(diào)整方法，保證其穩(wěn)定性。

4.4 對策實施與批量驗證

模具整改后新出件裝車生產(chǎn)驗證300臺份，出車結(jié)果均合格，隨機抽取10臺份測量前輪眉與前門下飾板面差，實測數(shù)值為0.43mm、-0.36mm、-0.5mm、0.46mm、-0.39mm、0.3mm、0.62mm、-0.19mm、0.4mm、0.56mm。狀態(tài)較為穩(wěn)定，確認對策方案制定無誤，該問題結(jié)題。

5 結(jié)論

以某車型前輪眉與前門下飾板面差問題的解決為例，采用二維尺寸鏈分析法和均值、極差參數(shù)提取法對問題進行了深入分析，找到問題主因是翼子板上-輪眉安裝面相對于調(diào)平面的功能尺寸偏差0.9mm，最終制定對策方案是降低翼子板上輪眉安裝面1.0mm，并成功驗證，使問題得到了迅速解決。該方法為所有間隙/面差類問題的解決提供了一種快速有效的分析、解決方法。

基金項目：天津職業(yè)大學校基金（20191101）。

參考文獻：

[1]曹渡，劉永清.汽車尺寸工程技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2017.

[2]鄧敬亮，劉才麗，勞賢豪.正態(tài)分布規(guī)律下尺寸鏈設計分析[J].航空發(fā)動機，2024（1）：164-169.

[3]閻艷，余美瓊，王國新，等.平面尺寸鏈公差分析算法研究[J].北京理工大學學報，2011，31（7）：800-802.

[4]胡志敏.基于尺寸鏈圖形理論的公差計算方法[J].機械研究與應用，2012（03）：160-163.

[5]劉妍，張浩，段宏艷.基于尺寸工程的D柱飾板與側(cè)圍飾板間隙分析[J].汽車工程師，2016（2）：32-34.

[6]楊彥靈，潘強，吳嵩松，等.基于3DCS的發(fā)動機前端輪系裝配偏差仿真分析[J].汽車技術，2013（7）：14-17.

[7]李為強，高猛.某車型發(fā)動機罩與翼子板面差問題解決[J].汽車工藝與材料，2017（3）：32-34.

[8]劉平平，商祥偉，賈雪.某車型側(cè)圍下飾條匹配問題的分析與解決[J].汽車工藝與材料，2017（11）：48-50.

[9]王靜賢，高興華，樊亞亞.轉(zhuǎn)向管柱調(diào)節(jié)支架與限位支架干涉問題分析[J].汽車工藝與材料，2015（8）：54-56.

[10]胡順波，馬艷艷，韋海菊.基于尺寸工程的產(chǎn)品質(zhì)量控制[J].時代汽車，2021（10）：122-124+129.