【pdf】汽车尺寸工程
汽车开发中尺寸工程的实际应用及未来展望
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内燃机与配件
汽车开发中尺寸工程的实际应用及未来展望
王宇涛曰马卓
（一汽—大众汽车有限公司，长春 130011）
摘要院尺寸工程属于一个有机整体，汽车开发的各个环节皆会运用到尺寸工程。尺寸工程的运用对开发周期具有缩短意义，可较
大程度上减少汽车开发成本，同时能保证车身品质。本文首先阐述了尺寸工程的概念，然后分析了汽车开发中尺寸工程的实际应用，
最后对未来发展进行展望，希望对尺寸工程的推广应用具有一定借鉴意义。
关键词院汽车开发；尺寸工程；外形设计
中图分类号院U463
文献标识码院A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
汽车尺寸工程技术探析
第26卷第6期江苏理工学院学报JOURNAL OF JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGYVo l.26,No.6Dec.,20202020年12月随着汽车市场的竞争加剧，在提高产品竞争力的目标下，如何提升产品尺寸品质成为汽车制造企业的研究热点。
虽然尺寸工程引入国内已有十余年，但真正将其应用于产品开发的时间却不长。
许多汽车制造企业常常以已有经验或者对标车型来指导尺寸工程的开展，很难形成系统化、效率化、精确化的流程[1]，这导致在后期投产阶段出现大量的尺寸问题，进而增加设计变更的数量以及问题整改的成本，不利于项目周期的缩短[2-3]。
尺寸工程的有效开展，将有助于企业不断提升自身的尺寸精度制造水平和尺寸感知质量水平，同时，也有利于企业在激烈的市场竞争中提高产品的竞争力。
1尺寸工程概念及其流程尺寸工程是以既定或预期的制造能力为出发点，合理地分配和制定公差要求及设计恰当的加工、装配工艺，以使产品达到既定的匹配和功能要求；并且通过应用尺寸链分析和公差虚拟仿真分析技术，对尺寸设计和尺寸要求进行风险评估和预防的一系列活动[4]。
影响整车功能的偏差可以分为零部件的偏差、辅助工具的偏差以及过程的偏差，要保证整车功能的实现，就要对上述偏差进行定义、验证、管理和控制，这个过程就是尺寸工程[5]。
汽车行业尺寸工程涉及繁多的零部件和辅助工具，所以汽车尺寸工程的核心在于管理；而如何对产品偏差、辅助工具、开发过程进行有效管理，以及如何对人进行有效管理，是开展尺寸工程的重中之重。
如图1所示，尺寸工程开展流程包括：产品开发初期的尺寸目标设定；工程化阶段的尺寸工程设计、公差验证分析（也称尺寸虚拟制造）；制造阶段的测量系统规划、尺寸工程汽车尺寸工程技术探析卢恒1，徐旭松1，华武2，王皓1（1.江苏理工学院机械工程学院，江苏常州213001；2.比亚迪汽车工业有限公司，广东深圳518116）收稿日期：2020-07-22基金项目：江苏省研究生科研与实践创新计划“考虑形状误差和局部表面变形的环形零部件公差分析研究”（SJCX20_0928）作者简介：卢恒，硕士研究生，主要研究方向为计算机辅助公差设计；华武，工程师，主要研究方向为尺寸工程；王皓，硕士研究生，主要研究方向为计算机辅助公差设计。
汽车尺寸工程学习培训资料
汽⻋车制造业几几何尺寸寸与公差（GD&T）技术培训班
1.1 尺寸寸十十步法
尺寸寸技术规范 尺寸寸管理计划 尺寸寸偏差分析
工工程图纸／ 基准定位策略
稳定性控制／ 经验总结
尺寸寸工工程
测点图
尺寸寸验证 匹配
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测量系统
尺寸寸数据管理
汽⻋车制造业几几何尺寸寸与公差（GD&T）技术培训班
1.1 尺寸寸十十步法
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汽⻋车制造业几几何尺寸寸与公差（GD&T）技术培训班
1.1 尺寸寸十十步法
3、尺寸寸偏差分析 输入入
• • • •
输出
• •
尺寸寸 偏差分析
造型 基准定位策略 制造工工艺 制造能力力
±3σ（99.73%) 设计⺫目目标的理 论超差概率
（< 5%）
•
影响因素的权 重
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汽⻋车制造业几几何尺寸寸与公差（GD&T）技术培训班
1.1 尺寸寸十十步法
2、尺寸寸技术规范（DTS） • 仪表板木木纹条到⻔门内饰板木木纹条的DTS标准。包括左右 方方向的间隙、前后方方向的平整度、左右间隙的一一致性、 上下方方向的直线度。
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汽⻋车制造业几几何尺寸寸与公差（GD&T）技术培训班
1.1 尺寸寸十十步法
2、尺寸寸技术规范（DTS） • 几几个关键词： • 客户呼声：源自自（a）标杆⻋车的配合状态； （b）市场调查 （c）损益函数 • 间隙（GAP）、平整度（FLUSH）、直线度 （ALIGNMENT） • 平行行度（PARALLEL）、一一致性 （CONSISTENCY）、 • ⻋车身身外饰、空调电子子内饰
1.1 尺寸寸十十步法
• 尺寸寸工工程的定义： - 整⻋车设计的一一部分，致力力于获得最佳的⻋车身身内外饰外 观配合。 - 以尺寸寸技术规范（DTS）为贯穿始终的主线。 - 前期开发阶段（第1到4步）以提出标准为主，包括外 观配合要求以及零件图纸要求，辅以基准定义、偏差 分析、⻛风险评估等工工具。以达到设计合理性为⺫目目的。 - 后期试制阶段（第5到10步）以测量控制为手手段，评 估零件以及整⻋车的尺寸寸表现，以整⻋车匹配达到设计标 准为⺫目目的。
汽车尺寸工程尺寸链分析方法及流程
汽车尺寸工程尺寸链分析方法及流程摘要：车身的设计与研发，是汽车生产与制造过程中最重要的组成部分。
汽车尺寸工程尺寸链，是指在产品装配关系或者零件加工的过程中，由相互关联的尺寸所组成的封闭尺寸群。
汽车尺寸工程作为一项具有系统性特点的工作,贯穿整个车型从开发至量产后维护的整个生命周期,包含整车的间隙段差设计,车身/焊接分总成/单个零件的定位设计和公差分配,车身结构及装配流程优化建议,测量点的选择及监控线划定,量产后的维护等内容;尺寸链作为一种重要的分析工具,贯穿于尺寸工程各个阶段。
关键词：尺寸链尺寸链环引言：汽车车身尺寸工程的主要目的是充分发挥尺寸链的作用和价值,进而保证汽车车身参数的精准度,并保证车身内外的美观度,进而降低噪音,满足客户的基本要求,除此之外,还能在一定的程度上降低后期维护和检修的成本,延长汽车车身的使用寿命,提高汽车的实用性能。
我国汽车用户数量在不断的增多,而且其提出的要求也在不断提升。
为顺应市场客户多样化的需求,并且对制造成本、维护成本予以综合的考虑,做好整车尺寸工程设计工作并达到匹配标准,是我国汽车公司必须具备的发展能力,是推动其增强竞争实力的重要保障。
一、尺寸工程基本流程汽车尺寸工程在施工的过程中与汽车车身的开发是同步的,所以说在车身开发之前需要对车身进行概念性的参数设计与造型设计,然后要对汽车的造型以及其他功能进行可行性的分析,接着就进入车身产品的开发研究阶段,在这一阶段主要要完成的任务是定位的策略、公差以及测点的确定,最后对完成设计的车身进行批量生产,并且根据实际的生产数据对车身进行尺寸管理。
一般来说,尺寸工程的主要流程包括三个主要的步骤：第一步将汽车车身的相关文件数据进行输入；第二步依据相关文件数据对其进行定位,并且对其进行相应的尺寸链分析；第三步根据评测的最终结果，从而制定出相应的尺寸工程文件,并进行相应的优化处理,从而保证其次尺寸工程的顺利进行。
二、尺寸链的形式及构成1.1尺寸链的形式空间链有两种类型，一种类型为二维空间链，另一种是三维空间链。
☆汽车尺寸工程
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尺寸工程的作用
产品设计
尺寸工程
同步工程
结构分析
工艺/生产
质量控制
◆尺寸工程是连接产品设计和工艺生产、质量控制之间的纽带；
◆尺寸工程将产品的定义要求（如DTS、功能尺寸）分解到分总成、单 件上，制定出统一的工程语言GD&T、测量点计划，为工艺生产、质 量控制提供依据；
◆利用尺寸分析工具（如计算机仿真、统计学知识），在产品设计的前 期进行分析，从而使设计的产品具有更加简便和可靠的加工性能。
在企业内部在流程、体制上还没有明确尺寸工程的作用、地位，没有形成系统管理模式，
缺乏和产品开发周期相对应的流程，没有真正起到设计和工艺沟通的桥梁作用；没有将
供应商纳入主机厂的尺寸管理体系中来，特别缺乏对内外饰、电器、底盘件的尺寸控制；
虽然有先进的计算机辅助软件，但是缺乏熟练运用的人才；在数据统计分析方面没有应
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尺寸工程的意义
汽车车身的制造，是一个非常复杂的过程,制造偏差难以 控制,如何在低成本制造的同时，最大程度的保证车身精度和 品质,必须引入尺寸工程。
汽车零部件有几万个，这几万个零部件配合在一起，形成整车，对于整车 而言，任何两个有尺寸关系的零部件之间都有尺寸及公差匹配要求。一般而言， 零部件之间的匹配尺寸无论从设计、生产、检测上都较易保证。例如设计上， 由尺寸链上进行简单的分析就可以确定尺寸，很多绘图软件进行设计时能直接 直观的反映出零部件之间及零部件自身的尺寸关系。而零部件之间的匹配公差 及单件的公差控制，从设计、生产及检测上都较难控制。从设计上讲，由于公 差涉及零件较多，又没有直观的软件进行分析而较难确定。从生产上，如何确 定有效的工艺控制措施，来保证公差要求也是个较难的课题。从检测上看，如 何确定最少的检测点，以实现有效的控制，也需要分析和研究。
汽车尺寸工程 -尺寸工程公差设计流程
产品部门
尺寸工程 公差设计
工艺部门 生产部门
尺寸工程公差设计是多部门共同协作、参与完成的工作，规范公差设 计流程，有利于协调、梳理好各部门间的工作关系。
GWM-PPT V2012.2
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范围
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范围
范围
该流程阐述了以全新车型开发为模板的新产品开发过程中尺寸工程设 计开展的流程，并为全新车型、局部改型、年度车型的开发提供参考。
CHK011机罩总成
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CHB031机罩总成
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工作程序
三维偏差仿 真分析
Y
NC阶段GD&T图纸 设计
N
Y
NC阶段GD&T 图纸审核
关键点分析
各分总成、零件公差设计完成后，在NC阶段，进行三维偏差仿真计算， 对单件至总成的公差、RPS进行优化设计，确认最终目标后，由设计公司输 出GD&T图纸，由各专业院、工程院进行审核
尺寸工程公差设计流程
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部 门：上车体平台管理部 讲 师：梁旭昌 课 时：1.5小时 日 期：
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content
目的 范围 术语定义 工作程序
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目的
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目的
目的
本文件依据《尺寸工程设计流程》编写，目的是细化并规范整车尺寸 工程公差设计流程，明确各部门与尺寸工程公差设计相关的职能职责， 明确对应的输入和输出，强化过程控制，统一管理模式，提高工作效率， 降低风险，以确保整车的顺利开发。
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工作程序
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汽车尺寸工程中的公差分析技术
各个区域的公差给定（下图 5）：
图5 总成的公差源分析（下图 6）：
图6
地板宽度方向的尺寸公差计算：
1.42 + 0.52 + 0.52 + 0.52 + 0.52 + 1.42 = 2.22=±1.11
结论，方案二的产品及工艺设计基本符合要求。 ④ 方案三，通过翻边及定位销定位（下图 7）：
一、汽车尺寸工程
汽车白车身由几百个薄板冲压件经过焊接而成。主要经历的工艺流程有：薄板冲压-中小分总成 焊接-运输-焊接-车身。从制造过程来看，车身的公差主要由冲压件本身的公差、运输产生的公差、 夹具定位公差、焊接造成的公差等构成。车身公差的情况直接导致车辆品质的好坏，车身公差是汽 车尺寸工程重点解决的问题。
尺寸工程开发流程：贯穿于新车型开发项目全过程中的同步工程分析（SE）、工程化阶段的冲压 CAE 分析、尺寸公差仿真分析，以及在开发及生产制造过程中的全面质量管理。
同步工程分析（SE）是借助于工艺设计人员的经验、企业的工艺标准、工艺能力，重点对汽车产 品的工艺可行性进行分析、优化产品设计。冲压 CAE 分析主要对车身冲压件的成型性、工艺性进行 校核和优化。尺寸公差仿真分析则是借助于三维分析软件对车身尺寸公差链进行计算和验证，验证 及优化产品结构设计、公差设计及工艺设计。同时采用比较完善的生产过程尺寸控制手段（如各种 检具、功能主模型 CUBING、匹配夹具 PCF 等）来监测和指导整改实物零部件尺寸质量，最终保证整 车的制造精度。
3DCS 的核心机理是按照实际生产能力初步给出零部件的公差，然后按照工艺规划的装配顺序， 按照夹持点文件，按加工能力给定工装（夹具）的公差，按实际能力给出焊接变形公差，建立公差 分析模型，根据定位系统及公差进行驱动，在三维空间内进行各个特征的公差叠加计算，根据零部 件的几何形状在其自身公差及工装的定位公差作用下模拟出公差在三维空间中的传递、转换。3DCS 三维公差叠加的原理：所有的特征点公差服从正态分布（及其他分布如平均分布等），按照蒙特卡罗 规则，对所有特征点（零部件孔、面公差，夹具公差，焊接变形公差等）随机给出服从于正态分布 的实际公差，然后按照零部件的装配关系，对所有的几何形状在三维空间中进行叠加计算，计算出 所要关注特征的尺寸公差结果。可以简单的这样理解，在三维环境中，把每个零部件当实物零件看 待，按蒙特卡罗规则给出的每一组公差，代表着实物零部件样本的生产制造实际公差，然后对所有 的零部件按照现实中的工艺流程进行装配焊接，并尽可能真实得考虑到夹具定位、焊接变形带来的 公差。车身公差分析模型构建完成后也就代表着实际生产的白车身，我们可以很容易地对车身上的 每一个功能尺寸进行检测、评估，判断其是否符合设计要求。对车身上每一个零部件特征尺寸按照 正态分布随机给出 2000 组公差，虚拟装配成白车身总成后各个功能尺寸对应有 2000 组公差值，对 这 2000 组公差值进行统计过程控制（SPC），我们可以得到一系列的评价指标及参数：6σ、CPK 等， 根据它们我们可以评估车身尺寸状态。
汽车尺寸工程尺寸链分析方法及流程
汽车尺寸工程尺寸链分析方法及流程摘要：汽车行业经历百年发展,其技术应用已经非常成熟。
对于汽车企业而言, 在提升汽车性能的基础上优化汽车外形对提升产品竞争力具有重要意义。
论文简述了尺寸工程的内涵和基本流程,对尺寸工程在汽车研发中的应用展开分析,旨在探索尺寸工程对汽车研发的推动作用,并对未来汽车行业的发展方向做出展望。
关键词：尺寸工程;汽车开发;结构应用;汽车尺寸工程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,汽车尺寸工程尺寸链是在产品装配关系或零件加工过程中,由相互连接的尺寸形成的封闭的尺寸组。
文中包含汽车尺寸工程尺寸链的形式和表达方式,尺寸链分析的应用,尺寸链的相关参数的符号和含义,尺寸链的计算方法, 正态分布,尺寸链风险计算,尺寸链分析的流程等内容。
1 尺寸工程的内涵尺寸工程通过以计算机信息技术为支撑的仿真技术方法,结合统计学原理来对产品精密度和设计偏差进行控制,在汽车研发领域得到了广泛应用。
不仅在汽车设计和研发过程中发挥作用,其活动还渗透到零部件生产制造和冲压装配等各个环节。
在工程应用部分,运用DTS公差设计和三维建模将车身各零部件进行混合装配,再利用统计学分析法对影响公差的问题因素进行排除和优化,最后运用调整因子公差方法达到提升产品质量的目的。
2 尺寸工程的理论依据尺寸工程实验方法的依据来源于统计实验方法,即设计一个概念模型, 并使其参数和解的值统一,运用极值分析法或计算机实例验证对模型进行观察和抽样试验,通过计算参数统计特征,得出精密的测量值。
在计算机技术和测量技术不健全的时期,尺寸工程的测量计算是难以开展的,随着近年来计算机信息软件技术的突破,运用计算机随机生成数据并建模分析的方法在尺寸工程中得到广泛应用,目前尺寸工程技术已经可以以车辆模型为基础展开规划设计。
3尺寸链概述3.1 尺寸链的形式尺寸链有二维尺寸链和三维尺寸链。
二维尺寸链:全部组成环位于一个或几个平行平面内的尺寸链。