汽车尺寸工程设计概述

Ø 是一个产品尺寸质量管理的聚焦平台。在这个平台上产品工程师，工 艺工程师，和制造工程师等相互合作共同对产品的尺寸质量和公差进行 分析和优化。
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五、正向仿真介绍
3DCS分析流程
3DCS
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五、正向仿真介绍
3DCS软件输出
u 尺寸概率分布
• 采用Monte Carlo 随机数的方法对 定义的输出点估算尺寸变化
Ø 尺寸误差基本是通过装配调整和模具修改来解决，而不是通过尺寸 工程在产品工程化设计，工艺设计前期加以解决的。
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六、国内外尺寸工程现状介绍
国内尺寸工程当前主要不足
现在尺寸工程还无法支持新车型开发的尺寸工程分析要求， 具体表现在：
Ø 没有明确的尺寸工程分析流程 Ø 不能够为设计提供充分的先期优化筛选方案 Ø 没有准确的几何尺寸与公差工程图标注体系 Ø 不能提供完整的零部件、分总成、总成的几何尺寸与公差工程图 Ø 没有尺寸工程文件指导模具/夹具/检具的设计 Ø 在产品的研发与生产的周期中没有进行必要的尺寸公差分析，对其工程化设计，工艺
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六、国内外尺寸工程现状介绍
北美尺寸工程基本工作流程
1.主机厂、设计公司、模/夹具供应商共同确定间隙&面差文件
这一步非常重要。主要考虑因素：竞争车型参数、质量目标、模/夹具供应商 的制造精度能力。
2.公差分配计算
GAP&FLUSH文件就是最重要的输入文件。这个工作基本由主机厂来做，也可 以由设计公司来做（需协商夹具公司）。 计算过程：总成公差—子总成公差—零件公差 计算方法：利用统计原理进行公差计算。利用计算机软件、计算方法为Mon Carlo.
尺寸工程将正向设计与逆向设计结合起来，在制造能力一定的情况下， 通过合理的定位基准及公差设计，优化车身结构设计及制造工艺设计，在 满足车身精度的前提下，合理分配公差，最大程度地降低累积公差，降低 制造成本困难。
漏水、跑偏、异响、装配间隙大、一致性差……除了性能问题外，基本都 是尺寸方面（直接或间接）的问题。国内尺寸工程能力非常薄弱。尺寸工程 的核心之一是应用GD&T图纸从制造角度优化产品结构设计，指导工艺设计和 配套厂家的夹模检具的设计。并且在内外饰、仪表板、座椅、地盘、发动机 及供应商支持等领域开展尺寸工程工作。
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五、正向仿真介绍
• 目的 Ø 验证产品和工艺的设计方案能否满足目标。
• 原理 Ø 尺寸是一个概率的问题，在试制和小批量生产时很难发现； Ø 用三维模型模拟真实的生产过程:将带有偏差的零件模型按照 装配工艺装配顺序装配在一起，随机装配取样多次（如2000 次、5000次……）给出分析报告预测实际生产的问题，提前 进行修改。
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五、正向仿真介绍
按照设计的定位信息、公差 信息进行建模，直观的观察 间隙、面差的动态变化。
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3DCS
五、正向仿真介绍
Dimensional Control Systems
Ø 3DCS是通过对产品安 装工艺的三维建模和数理 统计仿真来分析和优化系 统里的制造偏差和定位安 装方案，通过控制制造公 差和推进结构设计来提高 产品的尺寸质量并减低产 品的生产成本；
2. 尺寸工程的理念
Ø 返回到根本的工程化手段 Ø 有组织并有效的利用最新工程技术 Ø 一次做对
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二、尺寸工程的重要性
1.提升产品的感知质量
感知质量的定义:
感知质量可以使我们判断事物之间的分别:
§ 技术上感觉相近的产品之间的分别 § 当消费者没有手段评价产品的技术质量的时候
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二、尺寸工程管理的重要性
尺寸工程管理的两种模式
a.以欧洲和美国为首的以先进的公差管理软件为技术手段，对整个公差链通过仿 真的方式贯穿整个同步工程的服务过程，从而完美的保证正常质量的实现。其缺 点是价格相对较高
b.以日韩等企业为代表以经验为依托，通过公差管理表的形式，将整车公差管理目 标逐层分解到白车身、大总成、小总成和零件，最后通过工程样车或者螺钉车来验 证并调整公差的方法。这种方法相对价格较为低廉，但是对技术提供方的资质审核 非常重要，短期内这种以经验为依托进行公差管理的方法在汽车行业还有一定的市 场，但是这种公差管理的精度较差，正在逐渐被第一种方法取代。
u 美国3DCS
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五、正向仿真介绍
ICONA AESTHETICA
•建立仿真模型 •优化造型设计 •优化DTS目标 •优化公差 •将生产数据输入CAE模型， 验证建模过程 •建立关键断面仿真模型库
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五、正向仿真介绍
视觉评审
通过对产品模型视角、材质、色彩及灯光的修改，进行 多角度立体式观测评审，对产品造型提出修改。
汽车设计尺寸工程概述
目录
§1 . 尺寸工程概念介绍 §2 . 尺寸工程管理的重要性 §3 . 尺寸偏差的来源 §4 . 尺寸工程管理的职能 §5 . 正向仿真介绍 §6 . 国内外尺寸工程现状介绍
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一、尺寸工程概念介绍
1.什么是尺寸工程
Ø 尺寸工程是设计和装配制造阶段的工程化过程。 Ø 尺寸工程是通过控制制造偏差和优化设计来提高产品尺寸质量和减低产品
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四、尺寸工程管理的职能
产品开发各阶段的工作
概念阶段
设计阶段
l DTS的初步定义 l RPS的制定和审核 和分析 l 零部件公差分配
l 正向仿真，尺寸 链校核
l 测量计划
试制阶段
生产阶段
l 跟踪产品制造过程，编写专业经验 反馈
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四、尺寸工程管理的职能
尺寸工程实际应用
DTS,GD&T,测量，夹具，检具，模具，误差分析，定位分析，装配分析， 样车制作，试生产，批量生产，等
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三、尺寸偏差的来源
1.零件自身制造的公差
u 冲压 u 注塑 u 机械加工
2.工装夹具定位的不稳定性 3.焊接焊装的变形 4.操作的影响
偏差=公差+变形 公差=零件公差+装配公差+累积公差
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四、尺寸工程管理的职能
尺寸工程可以解决什么问题
怎样确定单个冲压件的公差，如果知道单个零部件的公差，怎样知道 焊接总成的公差和白车身的累积公差，尺寸工程就是利用尺寸公差设计和 三维仿真装配（整车尺寸公差链）分析来解决这类问题的。
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四、尺寸工程管理的职能
尺寸工程的主题
Ø 整车间隙面差（造型阶段尺寸工程的任务和方法） Ø 与尺寸保证相关的设计和验证（结构设计时尺寸工程的任务和方法） Ø 零件在检具上及制造工装上的定位（工艺设计时尺寸工程的任务和方法） Ø 零件的公差 Ø 焊接总成的公差 Ø 公差的校核 Ø 检具 Ø 测量方法，测量设备，测量的实现 Ø 测量结果的统计方法 Ø 调试阶段及批量生产的质量控制方法 Ø 总装与尺寸相关的设备调试 Ø 制造工序及工艺对尺寸的影响 Ø 供应商零件的质量控制方法 Ø 尺寸公差与几何量公差
感知质量涉及的主题
项
u 总体结构 (车辆的整体视觉质量),
目
u 外观细节 (贴合,油漆等的细节观察…),
进
u 间隙面差、天窗四周钣金件呈波浪形……
展
u 手感和功能 ( 对车辆的操作通过一系列的动作实现), u 玻璃升降困难、天窗卡滞、 门、 行李箱关闭困难、直线行使功能……
u 声音, u 雨刮异响；门窗升降电机异响……
设计和装配生产加以指导，造成调整周期延长，加大生产成本，降低最终产品质量 Ø 不能提供三维数字化仿真装配分析来优化工程化设计，减少对实物零部件及样车分析
的依赖 Ø 没有系统规范的测量数据分析法和数据库
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课程回顾
一 尺寸工程概念介绍 二 尺寸工程管理的重要性 三3 尺寸偏差的来源 四 尺寸工程管理的职能 五3 正向仿真介绍 六 国内外尺寸工程现状介绍
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五、正向仿真介绍
正向仿真的意义
• 为从设计到生产提供了尺寸管理的平台和工具； • 在生产之前就能准确地预测产品的尺寸质量； • 确认对产品质量有负面影响的不合理的安装工艺； • 为确保产品的 (i) 功能， (ii) 装配，(iii) 外观设计要求提供作出有关公
差和工艺的工程判断的依据； • 偏差影响因子报告对设计、装配以及工装夹具的偏差贡献因子进行全
生产成本的一种手段。 Ø 从产品研发早期介入一直到量产，通过执行一套完整、系统、严谨、科学、
操作性强的工作流程，达到降低研发成本，缩短开发周期，完成产品设定 目标，提高产品竞争力的目的。 Ø 尺寸工程确保产品的：a、功能（舒适性、安全性、密封性）；b、装配； c、外观设计要求。 Ø 尺寸工程应该贯穿整个产品开发周期，产品设计前期的工作尤为重要。
Ø 尺寸工程是通过产品设计前期的尺寸工作介入，来解决、规避、或 者最大限度的减小产品功能、装配、外观的问题，并通过工业化的 过程中的数据分析、总结来修正前期分析，并建立数据库，供下一 车型使用。
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一、尺寸工程概念介绍
2. 尺寸工程的目的
Ø 减少成本和加速试产 Ø 缩短项目研发周期 Ø 达到完善装配和功能质量的目标
面的分析解构确认问题的所在从而帮助寻求解决方案； • 减少偏差对产品的负面影响，减低成本，缩短产品的开发到上市的周
期； • 分析实际生产中的测量数据确认实际问题所在并提供解决方案； • 通过分析和仿真生产数据可以确认是否需要对某一工具进行修整或在
安装过程中加入垫片等；
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五、正向仿真介绍
u英国ICONA
3.模夹具平衡调整
但是，最终要得到高质量的白车身，模夹具平衡调整非常重要，实际上是在零件 公差范围内的又一次微调。这一阶段的组织管理非常重要。
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六、国内外尺寸工程现状介绍 国内尺寸工程状况
Ø 目前国内主机厂基本没有尺寸工程部门，与此相关的多功能尺寸工 程分析基本处于空白。
Ø 多数工程师对尺寸工程的了解甚少，对国际通用的几何尺寸和公差 知识，尺寸工程的工作内容和实际应用，车身装配误差的主要来源 分析及相应的公差二维分析方法，三维仿真分析软件掌握的不多。
• 输出平均, 名义. 最大. 最小, 超出规 定公差的比例, Pp（Cp）, Ppk（ Cpk）…
• 识别超差区域 • 查看关键区域
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五、正向仿真介绍
3DCS贡献率分析
分析与关键尺寸相关的每个公差，识别公差对每个测量的贡献率。
公差名称
公差所在区域
公差范围 贡献率23 Nhomakorabea六、国内外尺寸工程现状介绍
u 嗅觉氛围
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二、尺寸工程管理的重要性
2.提高过程控制能力和生产合格直通率
冲压
监控特性合 格
焊装
监控特性 合 格
油漆
监控特性合 格
总装
监控特性合 格
尺寸的影响存在产品 生产的每一个环节
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二、尺寸工程管理的重要性
3.降低制造过程中不良造成的损失
从右边的图表可以发 现：当问题发现的越 晚造成的损失就越大， 而尺寸工程可以从造 型设计阶段就介入， 通过科学的计算方法 设计出合理的尺寸， 减少后期生产中的不 良，减少损失。
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