尺寸工程在汽車開發(fā)中的作用范文

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《汽車與新動(dòng)力》2018年第2期

【摘要】汽車行業(yè)經(jīng)歷百年發(fā)展，其技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)非常成熟。對(duì)于汽車企業(yè)而言，在提升汽車性能的基礎(chǔ)上優(yōu)化汽車外形對(duì)提升產(chǎn)品競爭力具有重要意義。論文簡述了尺寸工程的內(nèi)涵和基本流程，對(duì)尺寸工程在汽車研發(fā)中的應(yīng)用展開分析，旨在探索尺寸工程對(duì)汽車研發(fā)的推動(dòng)作用，并對(duì)未來汽車行業(yè)的發(fā)展方向做出展望。

1尺寸工程的內(nèi)涵

尺寸工程通過以計(jì)算機(jī)信息技術(shù)為支撐的仿真技術(shù)方法，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)原理來對(duì)產(chǎn)品精密度和設(shè)計(jì)偏差進(jìn)行控制，在汽車研發(fā)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。不僅在汽車設(shè)計(jì)和研發(fā)過程中發(fā)揮作用，其活動(dòng)還滲透到零部件生產(chǎn)制造和沖壓裝配等各個(gè)環(huán)節(jié)。在工程應(yīng)用部分，運(yùn)用DTS公差設(shè)計(jì)和三維建模將車身各零部件進(jìn)行混合裝配，再利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析法對(duì)影響公差的問題因素進(jìn)行排除和優(yōu)化，最后運(yùn)用調(diào)整因子公差方法達(dá)到提升產(chǎn)品質(zhì)量的目的[1]。

2尺寸工程的理論

依據(jù)尺寸工程實(shí)驗(yàn)方法的依據(jù)來源于統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，即設(shè)計(jì)一個(gè)概念模型，并使其參數(shù)和解的值統(tǒng)一，運(yùn)用極值分析法或計(jì)算機(jī)實(shí)例驗(yàn)證對(duì)模型進(jìn)行觀察和抽樣試驗(yàn)，通過計(jì)算參數(shù)統(tǒng)計(jì)特征，得出精密的測量值。在計(jì)算機(jī)技術(shù)和測量技術(shù)不健全的時(shí)期，尺寸工程的測量計(jì)算是難以開展的，隨著近年來計(jì)算機(jī)信息軟件技術(shù)的突破，運(yùn)用計(jì)算機(jī)隨機(jī)生成數(shù)據(jù)并建模分析的方法在尺寸工程中得到廣泛應(yīng)用，目前尺寸工程技術(shù)已經(jīng)可以以車輛模型為基礎(chǔ)展開規(guī)劃設(shè)計(jì)[2]。

3尺寸工程的基本項(xiàng)目

3.1DTS設(shè)計(jì)DTS（尺寸設(shè)計(jì)規(guī)范）是車輛外形設(shè)計(jì)評(píng)估的基礎(chǔ)指標(biāo)，直接反映了企業(yè)對(duì)整車尺寸控制和產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平，在汽車開發(fā)過程中體現(xiàn)在車輛主體結(jié)構(gòu)及各配件之間間隙面差的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。目標(biāo)公差的概念提出是為了權(quán)衡車輛設(shè)計(jì)的要求，尺寸工程在汽車研發(fā)的早期探索中，設(shè)計(jì)人員在圖紙規(guī)劃前要先對(duì)車體進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，即描繪出車輛主體的輪廓，而在車身結(jié)構(gòu)定型前需要考慮各部件之間的間隙和對(duì)性能的影響，尺寸設(shè)計(jì)規(guī)范是尺寸工程的重要文件，是整體工作開展的綱領(lǐng)和依據(jù)，確立了整車設(shè)計(jì)及質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[3]。

3.2RPS設(shè)計(jì)RPS是尺寸工程中各項(xiàng)目的定位點(diǎn)及公差標(biāo)準(zhǔn)要求，覆蓋了從研發(fā)到生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，其主要作用集中于3個(gè)方面：（1）使尺寸工程的基準(zhǔn)點(diǎn)得到統(tǒng)一，控制了公差的浮動(dòng)，制定了車輛設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)；（2）由于RPS系統(tǒng)提供了公差標(biāo)準(zhǔn)和定位點(diǎn)，所以在調(diào)試和制造過程中不需要使用定位板，降低了物料成本；（3）RPS可同時(shí)提供模具、檢具和工裝夾具的定位點(diǎn)，可顯著提升尺寸工程的設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期，降低核算誤差。在RPS設(shè)計(jì)過程中，要遵循坐標(biāo)平行和統(tǒng)一性原則，基于6點(diǎn)定位原理的3-2-1原則，同時(shí)做到尺寸標(biāo)注單位上的統(tǒng)一。

3.3公差設(shè)計(jì)與仿真公差分析與仿真是尺寸工程的核心部分，不僅影響到設(shè)計(jì)建模的裝配性，還間接影響到性能評(píng)估效果和產(chǎn)品研發(fā)周期。在生產(chǎn)調(diào)試階段，基于DTS進(jìn)行的優(yōu)化和修改工作需要大量的設(shè)計(jì)和研發(fā)人員進(jìn)行參與，有時(shí)還要召開擴(kuò)大會(huì)議引進(jìn)其他部門的工作人員進(jìn)行綜合調(diào)研，不僅造成人力成本的浪費(fèi)，還將產(chǎn)品研發(fā)周期的資源提前消耗，使產(chǎn)品研發(fā)的綜合成本大幅增加。公差設(shè)計(jì)與仿真能有效降低生產(chǎn)調(diào)試階段的修改任務(wù)量，緩解企業(yè)的經(jīng)濟(jì)壓力，也是提升產(chǎn)品研發(fā)質(zhì)量的保障。

4尺寸工程在汽車產(chǎn)品研發(fā)中的應(yīng)用

尺寸工程不僅可應(yīng)用于車身主體結(jié)構(gòu)的研究，在汽車研發(fā)的全周期內(nèi)都可有所滲透。本文以尺寸鏈原理為依據(jù)演示尺寸工程在汽車研發(fā)過程中的應(yīng)用狀態(tài)。（1）對(duì)建模影響因素進(jìn)行分析。以車身的前擋風(fēng)玻璃和發(fā)動(dòng)機(jī)蓋接合處面輪廓公差構(gòu)建一個(gè)單元，車身前罩板和組成環(huán)的連接方法及使用公差存在一定差異，以此為基準(zhǔn)開展的尺寸工程會(huì)受到不同程度的干擾，而鉸鏈厚度在流水化制造過程中又難免會(huì)產(chǎn)生誤差，因此，在尺寸工程設(shè)計(jì)過程中，DTS設(shè)計(jì)中如果將上述結(jié)構(gòu)組建為獨(dú)立單元會(huì)對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化造成影響。（2）建立完善的高精度尺寸鏈，運(yùn)用專業(yè)DTS設(shè)計(jì)軟件對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，由于尺寸工程的規(guī)劃單元和設(shè)計(jì)部分都屬剛體，而車身的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和擋風(fēng)玻璃前罩板的設(shè)計(jì)規(guī)范又關(guān)系到車身前驅(qū)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，各零部件與車身主體的連接點(diǎn)位置需要通過RPS進(jìn)行周密規(guī)劃，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建的尺寸鏈?zhǔn)呛罄m(xù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)和依據(jù)。（3）通過公差運(yùn)算和仿真設(shè)計(jì)對(duì)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。基本公式為：IT0=IT1+IT2+IT3+…+ITn，式中，IT0為閉環(huán)公差，IT1+IT2+IT3+…+ITn為組成環(huán)公差。在計(jì)算機(jī)公差分析軟件中，輸入車身各零部件和連接點(diǎn)的參數(shù)，在統(tǒng)計(jì)分析法的基礎(chǔ)上，與標(biāo)準(zhǔn)工差進(jìn)行對(duì)比，如計(jì)算結(jié)果接近于±1.0的標(biāo)準(zhǔn)公差，則說明該尺寸工程規(guī)劃是合理的，只需在部分結(jié)構(gòu)點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)即可，但如誤差值與標(biāo)準(zhǔn)公差有0.2以上的差值時(shí)，則需要首先對(duì)尺寸鏈內(nèi)的裝配公差進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，再確定精密度方位和車身設(shè)計(jì)整體布局。

5尺寸工程的應(yīng)用展望

尺寸工程是汽車開發(fā)中的核心部分之一，推進(jìn)尺寸工程的應(yīng)用和相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步是未來汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。在尺寸工程推廣應(yīng)用過程中，一些問題應(yīng)當(dāng)?shù)玫狡嚻髽I(yè)的關(guān)注。（1）開發(fā)階段的尺寸數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行數(shù)字化整合，使尺寸工程的推進(jìn)向著自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展，要利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)將尺寸鏈數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔和數(shù)字匹配，使管理和研發(fā)人員可隨時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)項(xiàng)目研發(fā)進(jìn)度進(jìn)行調(diào)研分析，偏于設(shè)計(jì)部分進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)；（2）可運(yùn)用CAD和PERFORM3D等建模工具豐富DTS和RPS的設(shè)計(jì)規(guī)劃，在原有三維造型軟件的基礎(chǔ)上豐富尺寸工程的數(shù)據(jù)建模能力，在核心設(shè)計(jì)領(lǐng)域強(qiáng)化信息技術(shù)開發(fā)應(yīng)用；（3）延伸尺寸工程的應(yīng)用范圍，使尺寸工程的管理方法應(yīng)用到更多的制造行業(yè)中去，使尺寸工程的技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐得到更為廣泛的應(yīng)用。6結(jié)語尺寸工程在汽車產(chǎn)品開發(fā)中具有十分重要的地位，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具制作設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，不僅可以有效地控制研發(fā)成本，還能夠規(guī)避企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)可能經(jīng)歷的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)提升企業(yè)效益具有重要意義。在尺寸工程應(yīng)用過程中，首先要對(duì)影響因子進(jìn)行分析，并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)尺寸鏈進(jìn)行規(guī)劃整合，再通過針對(duì)性公差運(yùn)算對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理。未來尺寸工程將在汽車產(chǎn)品研發(fā)過程中發(fā)揮更重要的作用，且將在多部門的制造開發(fā)中得到應(yīng)用。希望尺寸工程得到相關(guān)企業(yè)的重視，做好尺寸工程在汽車開發(fā)中的應(yīng)用和普及，為推動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng)新，提升品牌競爭力發(fā)揮積極作用。

【參考文獻(xiàn)】

【1】黃亞輝,莫潔初.淺談尺寸工程在汽車開發(fā)中的應(yīng)用[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2015,18(6):129-131.

【2】朱啟維,穴洪亮,吳貴新.尺寸工程在汽車內(nèi)外飾零件開發(fā)中的應(yīng)用[J].機(jī)電技術(shù),2017,25(2):114-115.

【3】舒幫富.尺寸工程技術(shù)在車身開發(fā)中的研究與應(yīng)用[J].汽車工程師,2015,37(3):53-56.

作者：唐向東 單位：江西昌河汽車有限責(zé)任公司技術(shù)中心