3 尺寸工程在汽车开发流程中的实施与应用(上)

定位系统
公差设计
设计 Building
测量计划
DTS
测量 Checking
工艺支持
功能尺寸
2010-9-12 中国杭州
33
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
公差设计
各级单件，总成，部件的公差设ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ首先需要满足整车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对比确认； 对于超标的公差，根据具体情况通过产品和工艺改进进行协调，或者修改目 标值。 性能目标
零件定位考虑
4. 检具和夹具上易于实现
NG
基准
OK
上件方向 夹紧
夹紧
2010-9-12 中国杭州
27
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
零件定位考虑
5. 冲压工序考虑
精度较差
后续拉延
2010-9-12 中国杭州
28
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
零件定位考虑
6. 孔的选择
零件定位考虑
8. 零件和总成定位一致性考虑
零件A 零件B
2010-9-12 中国杭州
31
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
零件定位考虑
9. 基准转换

某些情况下允许基准转换 基准转换尽量不超过一次
2010-9-12 中国杭州
32
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
比较
DTS目标
比较
装配公差 Text 总成公差 性能件公差
2010-9-12 中国杭州
白车身公差 焊接分总成公差 冲压零件公差
34
装配公差 Text 总成公差 饰件公差
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
基于DTS目标的公差设计流程
Aesthetic and functional dimensions identification 外观和功能尺寸的确定
2010-9-12 中国杭州
15
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
DTS初步验证
DTS公差一般是根据目标车型以及经验设定的，但是每个车型的结构和成本不同，供应 商水平也不尽相同，DTS目标在初始设定后要根据产品设计不断的验证和完善。 通常我们采用尺寸链计算的方式对DTS目标进行验证，这样更快捷和有针对性。
Y
2010-9-12 中国杭州
3
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
几何尺寸与公差介绍
理想的几何尺寸称之为名义几何 尺寸，通过数学模型来表示
10 ± 0,1
实际几何尺寸
名义几何尺寸
该数模按照最优化的方案设计 需求 / 限制条件 (设计,工业化…)
需要确定零件可接受的形状界 限，因此需要几何公差
22
A
A3 A4
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
2010-9-12 中国杭州
定位系统设计的原则
1. 2. 3. RPS定义和选择的原则 几何角度 功能性 可行性 RPS制订的流程
Cad data release RPS strategy definition
1. 2. 3. 4. 5. 6. 1.
2010-9-12 中国杭州
5
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
几何尺寸与公差介绍
目前几何尺寸与公差的主要语言为ISO标准，同时还有我国GB标准，美国的 ASME标准以及各汽车公司的内部标准（比如通用GM A-91 ），各标准之 间没有本质区别。 基本表示方法为：
基准符号 公差类型 公差框格
测量计划 DTS
测量 Checking
工艺支持
功能尺寸
2010-9-12 中国杭州
14
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
DTS目标
DTS通常是指车身与开闭件及内外饰件之间间隙面差的设计目标，它直接面对用户评价， 是汽车外观造型的重要组成部分，同时也是车身工艺水平的最终体现。 一般名义值部分由造型设计提出，产品，工艺，尺寸等各部门提出合理化意见。而公差部 分应由尺寸工程提出并监控。
提纲
1. 几何尺寸与公差介绍
2. 设计阶段尺寸工程的应用
3. 试制和量产阶段尺寸工程的实施
4. 总结
2010-9-12 中国杭州
10
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
尺寸工程的工作流程
Phase 1 Phase 2 Phase 3
设计
设计阶段
测量
匹配
试制和量产阶段
2010-9-12 中国杭州
公差带
Centre of cross-sections Tolerance zone
2010-9-12 中国杭州
6
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
几何尺寸与公差介绍
ISO标准下的形位公差基本原则 复合公差
3.0 1.6 0.9
X 3.0
X X
A A
B B
C C
定位 定向 形状
T3
翻边面焊点
经计算该位置计算公差超出目标值，需要 优化工艺或零件公差值；而该位置结构及 工艺已经很难优化，所以需要降低零件的 基础公差值，同时决定更改目标值到 +/0.6。
2010-9-12 中国杭州 17 第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
DTS初步验证
经过几个轮次的设计，随着产品结构越来越完善，工艺方案越来越成熟， DTS目标值也趋于合理，不同位置的间隙面差的公差也表现出差别。 随后在螺钉车和样车阶段由尺寸工程实测验证和监控，对于个别区域根据实 际情况还会对DTS进行调整并最终固化。 DTS验证也可以用3D软件完成
2010-9-12 中国杭州
零件定位考虑 2. 所选择位置不易变形或发生磨损
特征
零件易磨损
位置变更
2010-9-12 中国杭州
25
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
零件定位考虑
3. 形状简单
贴合困难
OK
模具磨损快
NG
2010-9-12 中国杭州
26
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
B Cpk >= 1
2010-9-12 中国杭州 8
Tnat/ 2 LSI Xm
Tnat / 2 LSS
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
几何尺寸与公差介绍
蒙特卡洛方法(Monte Carlo simulation)
2010-9-12 中国杭州
9
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
只有数模不足以确定和验收 零件
对象：单件或组件 目的：定义保证功能的各种条件 方法：该条件用国际标准的语言表示
2010-9-12 中国杭州 4
确定可接受的最大的形 状界限，使其满足功能
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
几何尺寸与公差介绍
尺寸工程的历史 起源：武器制造 – 19世纪 雏形：福特大规模生产化 – T Model 催生：日本80年代精益汽车生产 – 丰田 重视：几何尺寸与公差 – 美国等发达国家 尽管几何尺寸与公差是近30年来才得到汽车行业的重视及认可，但其实与其 相关的学术研究与应用在欧美国家已经发展了近百年时间，可以说它是一门 较为成熟的学科。
某车型DTS初步定义图，在截面01_E SDE 31 O处，初始面差目标值为 +/- 0.4。
+/- 0.4
侧围外板
侧围后保支架
后保
2010-9-12 中国杭州
16
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
DTS初步验证
计算值
手工贴合安装
目标值
T1
后保
最终计算面差
T4
侧围外板
T2
侧围后保支架
汽车设计的质量目标
外观质量
性能质量
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 辅助
保证外观间隙面差的 设计要求
负责
DTS目标
车身质量目标
性能目标
2010-9-12 中国杭州
13
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
定位系统
公差设计
设计 Building
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
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) 定位系统 Locating Scheme
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
Tolerance Section Nominal Objective Calculated Agreeed
•
2010-9-12 中国杭州
20
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
符号说明
RPS符号（不同于ISO标准）
CDLS符号(ISO)
2010-9-12 中国杭州
21
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
定位系统的一致性
A1
A2
C
A4
A3
B1
B2 A1
B
A2

焊装和总装的定位要与检具上 的定位一致，一方面可以更准 确的发现问题，另一方面也可 以节省成本
2010-9-12 中国杭州
23
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
零件定位考虑
1. 定位的稳定性和重复性
• • • • •
定位面面积要足够大 选择次佳定位位置 零件刚度足够的前提下，尽量不要过约束 要有主辅定位之分 定位面尽量稳定
24 第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
8 8 X 12
用圆孔-圆孔定位的条件： 1. 零件较小 2. 刚度较差
2010-9-12 中国杭州 29 第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
零件定位考虑
7. 制造角度考虑-相邻零件的一致性
重力
不贴合
1个单元
2个单元
干涉
增加定位
2010-9-12 中国杭州
30
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
2010-9-12 中国杭州 7 第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
几何尺寸与公差介绍
6-Sigma & 工艺容量(process capability)
Prescribed tolerance
Natural tolerance Cp >= 1.33
LSI
LSS
σ
A Xm - LSI LSS - Xm
2010-9-12 中国杭州
18
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
定位系统
公差设计
测量计划
设计 Building
DTS
测量 Checking
工艺支持
功能尺寸
2010-9-12 中国杭州
19
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
定位系统
这种统一的定位系统欧洲通常称为RPS（Reference points system），而美国通常称为CDLS （Common datum locating system）。下面将定位系统简称为RPS。
提纲
1. 几何尺寸与公差介绍
2. 设计阶段尺寸工程的应用
3. 试制和量产阶段尺寸工程的实施
4. 总结
2010-9-12 中国杭州
2
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
几何尺寸与公差介绍
70 ± 0,2
70,5 ± 0,3
70 ± 0,2
70,5 ± 0,3
Y
Y
Y Y
X X X X X
注意 一致性和继承性 3-2-1或N-2-1原则 尽量不要过约束 所选形状尽量简单 孔 > 面> 边 单件>总成>检查 验证 重复性和重复操作性（R&R）
RPS definition Print out and sign on
No
OK
Yes
Updating 3D cad datas with PLPs shared
相对于基准的位置 可在位置公差带中上下平移 可在方向公差带中平动、转动
+ 1.5
0.9 1.6
X
X
0 - 1.5
形位 0.4 0.1
最大实体要求
20 - 20.3
0.1 M
尺寸
- 0.1
0
+0.3
LMS = 20.3
MMS = 20
MMVS = MMS - t = 20 - 0.1 = 19.9

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
外观质量 工艺性 装配性 密封性 操作性 行驶性能 法规/安全等
牵头负责
焊装工艺性，如定位销避让孔尺寸过小 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
2010-9-12 中国杭州
12
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
11
第三届汽车开发同步工程技术高级培训班 - 尺寸工程
汽车设计的质量目标
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：