基于DFSS方法的轎車前部匹配優(yōu)化設(shè)計

葛 磊

引言

轎車保險杠與發(fā)動機蓋的尺寸配合是前部配合最關(guān)注的區(qū)域之一，從各汽車廠商的造型趨勢來看，主流之一保險杠與發(fā)動機蓋配合為前后分縫。圖1收集了市面多款暢銷車型的前部臉譜，均為保險杠/前蓋前后分縫形式。

文獻[1]通過保險杠上參考線對行人的傷害值曲線分析指出保險杠外凸部分上緣與發(fā)動機前前緣的X向距離越大，對行人保護越有利。但限于空間布置，保險杠外凸部分上緣X向距離不可能一味增加，同時需要考慮到零件尺寸增大后靜態(tài)下沉量帶來的尺寸偏差變化。

本文從造型趨勢與行人保護出發(fā)，研究一定條件下該配合區(qū)域的影響因素，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改善前保險杠與發(fā)動機蓋的平整度。

1、基于DFSS方法的零件定位研究

1.1 傳統(tǒng)尺寸方案研究

傳統(tǒng)的尺寸定位方案選擇由造型為驅(qū)動，更多地依賴于經(jīng)驗知識庫進行篩選。在方案初步達成共識后，借助偏差分析軟件進行間隙/平整度的偏差模擬，再由評估小組對其可達性進行風(fēng)險評估：如認可該狀態(tài)，則確定該設(shè)計方案；如無法通過評估，再從產(chǎn)品/工藝角度予以優(yōu)化。其流程如圖2所示。

1.2 基于DFSS的方案選擇標準

美國質(zhì)量管理專家Subir Chowdhury先生提出的IDDOV流程[2]，即識別（Identify）、定義要求（Define Requirements）、開發(fā)概念（DevelopConcept）、優(yōu)化設(shè)計（Optimize Design）、確認和實施（Verify&Implement）。前面章節(jié)我們已經(jīng)對問題進行了識別，下面將著重研究如何運用DFSS方法建立模型。

DFSS方法首先需要把客戶呼聲轉(zhuǎn)化為工程指標，通過強弱相關(guān)性判斷從所有潛在可能的工程指標中選取最關(guān)鍵的指標作為方案選擇標準。

到了晚上，他們又積極地參與到“紅領(lǐng)巾論壇”中。在論壇中，7名優(yōu)秀的少先隊員代表提出自己的提案。他們有的提議建立“周三無作業(yè)日”，有的倡議人們關(guān)注少年兒童的心理健康，敘述過程有理有據(jù)，讓在場的小記者們贊嘆連連。

從尺寸控制的角度與現(xiàn)場經(jīng)驗總結(jié)得到表1客戶呼聲信息：

表1 客戶呼聲信息匯總

利用質(zhì)量屋（HOQ）工具將客戶呼聲轉(zhuǎn)化為工程指標，并量化工程指標的權(quán)重，找出影響客戶呼聲的最大設(shè)計影響因素。公式如下[3]：

式中，wij為第i個客戶呼聲的重要程度；

F為載荷，E為彈性模量，I為截面慣矩。

在預(yù)測情況下，得到了3.0dB的增益；實際情況下，得到了2.0dB的增益。

總之，通過內(nèi)服中藥湯劑整體調(diào)整患者的肝脾功能，調(diào)肝補脾，使機體氣血調(diào)和、陰陽平衡，外用耳穴貼敷優(yōu)點是見效快，但遠期效果往往不能鞏固[21]，結(jié)合中藥內(nèi)服彌補不足，安神藥枕外用持續(xù)發(fā)揮藥效，從而起到調(diào)節(jié)大腦興奮與抑制平衡狀態(tài)的雙向調(diào)節(jié)作用、“瀉其有余，補其不足”，針、藥結(jié)合治療失眠取長補短，相輔相成，以整體辨證和補瀉結(jié)合為原則更能充分發(fā)揮優(yōu)勢，使治療失眠的效果更明顯，其療效明顯優(yōu)于西藥艾司唑侖，且無不良反應(yīng)。

1.3 設(shè)計方案確定

從表2的對比結(jié)果來看，方案C除了在成本和重量上略有增加外，其他各方面都具有明顯的優(yōu)勢，我們最終選擇概念3為最終設(shè)計方案。

根據(jù)質(zhì)量屋確定了權(quán)重最大的 5個工程設(shè)計影響因素后，基于之前的工程項目經(jīng)驗，分別得到ABCD四種設(shè)計方案，以這5個最重要的設(shè)計因素作為評價依據(jù)，用決策矩陣對4種方案進行對比，確認設(shè)計方案。

它用于控制安裝在新鮮空氣和回風(fēng)中的阻尼器，可用于開關(guān)控制和開度控制。執(zhí)行器配有一個通用夾具，可以直接夾在阻尼器的驅(qū)動軸上，并有一個手動復(fù)位按鈕，可以在發(fā)生故障時手動調(diào)節(jié)。可根據(jù)管道橫截面的大小選擇具有不同按鈕力矩的執(zhí)行器。

表2 決策矩陣表

1.4 穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計

優(yōu)化設(shè)計的目的就是選擇最佳的控制因子，同時降低噪音因子對系統(tǒng)穩(wěn)健的影響[1]。系統(tǒng)通過信號，噪音和控制因子的不同組合來衡量其穩(wěn)定性，通過設(shè)計試驗來衡量每個組合的響應(yīng)。將信號噪音比最大化的控制因子設(shè)置是最穩(wěn)健的設(shè)計。本案例屬于非動態(tài)響應(yīng)，不需要考慮響應(yīng)對信號的影響，其信噪比公式為：

式中，σe為系統(tǒng)變差。信噪比S/N值越高，意味著系統(tǒng)的穩(wěn)健性越高，設(shè)計的方案就越可靠。

根據(jù)表2的決策矩陣形成優(yōu)化設(shè)計的參數(shù)圖4。

由參數(shù)圖4定義的控制因子為3個，噪音因子為2個，分別取2水平，如表3和表4所示，選用L8正交列表。這里需要說明的是L8正交列表的C、E、F因子不使用，因此原C，D控制因子分別對應(yīng)正交列表中的D和G列。

用3DCS偏差分析軟件分別模擬不同控制因子和噪音水平N1，N2工況下保險杠與前蓋平整度/平整度一致性偏差，計算其信噪比和均值Mean。結(jié)果見表3和表4。

“未名生科一號”的建成，將為北京大學(xué)的尖端科研計算開拓新的發(fā)展空間。它既實現(xiàn)了高性能計算平臺兩級架構(gòu)的建設(shè)思路，提升了平臺對重大科研的支撐能力，又有效改善了生命科學(xué)的研究手段，對生物物理、定量生物學(xué)、結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)和分子醫(yī)學(xué)等前沿交叉學(xué)科的發(fā)展起到重要的推動作用。

表3 控制因子

表4 噪音因子

表5 平整度正交列表及計算數(shù)據(jù)

表6 平整度一致性正交列表及計算數(shù)據(jù)

由表5和表6的正交試驗表分別畫出平整度和平整度一致性的信噪比響應(yīng)分析圖5，圖6。從數(shù)據(jù)上看，平整度及平整度一致性的信噪比最大（最優(yōu)）方案相同，均為A2B1D1G1，這從另一個角度證明平整度和平整度一致性受到控制因子和噪音因子影響的趨勢相同。

1.5 最優(yōu)設(shè)計預(yù)測和確認

在試驗數(shù)據(jù)分析前，基于工程經(jīng)驗的方案選擇為A1B1D2G2，而試驗分析的最優(yōu)設(shè)計為A2B1D1G1。對這兩種方案分別對比和均值Mean在預(yù)測和實際情況下的獲益，見表7。

在智慧圖書館背景下，圖書館服務(wù)不僅要從館內(nèi)向館外拓展，而且要從被動等待向主動尋求轉(zhuǎn)變。圖書館服務(wù)的優(yōu)劣，有賴于圖書館員是否有敏銳的洞察力和非凡的創(chuàng)造力，是否能夠時刻關(guān)注用戶需求，了解如何利用新技術(shù)、建設(shè)新資源，最大程度地滿足用戶需求，提升服務(wù)質(zhì)量。這要求圖書館員不僅要有扎實的專業(yè)能力，而且要有執(zhí)著的服務(wù)信念。

表7 信噪比和均值的預(yù)測及確認表

保險杠整體在重力作用下造成的靜態(tài)下沉對外觀尺寸配合帶來兩點影響：（1）保險杠與前蓋匹配平整度的靜態(tài)名義值變化；（2）不利于安裝穩(wěn)定性；前者通過CAE分析已經(jīng)得到了相關(guān)證明，后者則通過保險杠工裝的安裝重復(fù)性加以驗證。

表8 優(yōu)化方案的偏差分析結(jié)果

2、名義值補償方法

2.1 補償量分析

如開始所述，當車身上橫梁位置一定時，隨著保險杠外凸部分的X向尺寸變大，擾度逐漸增大。取縱向切面，將保險杠總成及其支撐支架簡化為懸臂梁模型，其擾度公式：Wmax=WA=Fl33EI

在圖3所示的質(zhì)量屋分析圖中根據(jù)上述公式得到影響最大的工程指標分別為：（1）平整度一致性均勻；（2）零件的安裝重復(fù)性；（3）安裝工藝；（4）零件制造精度；（5）返修時間。

其中：Wmax=WA 為懸臂梁最大擾度，

qji為第j個工程指標對應(yīng)的相關(guān)性量化值，強相關(guān)qji=9，一般相關(guān)qji=3，弱相關(guān)qji=1；rji為第j項工程指標權(quán)重值。

肖家山礦區(qū)各礦脈中發(fā)現(xiàn)大小工業(yè)礦體109個，礦體厚度、產(chǎn)狀、形態(tài)與所賦存的礦脈基本一致；其中規(guī)模較大的礦體有6個，為V1-①、V2-①、V5-①、V11-①、V18-①、V19-①，均分布在礦區(qū)南部肖家山一帶。區(qū)內(nèi)礦體賦存標高703 m～-60 m；走向長40 m～340 m；傾斜長40 m～340 m；大部分礦體呈北東-北東東向展布，傾向一般285°～330°，局部為330°～30°，傾角28°～69°，沿走向、傾向呈波狀起伏，形態(tài)呈脈狀、扁豆狀、透鏡狀。礦體厚度0.72 m～6.44 m，平均厚度1.51 m；礦體品位0.51～18.10×10-6，礦體平均品位2.88×10-6。

圖7是某車型假設(shè)其載荷為零件整體重力，用CAE軟件模擬保險杠總成在重力作用下整體下沉量，Y=0位置的下沉數(shù)值約為 0.43mm。通常情況下整車匹配要求該處的平整度設(shè)計名義值為 0，這意味著即使不考慮零件制造波動造成的偏差影響，已經(jīng)產(chǎn)生了0.43mm的名義值偏移，不利于整車配合，必須予以修正。

2.2 結(jié)合DFSS方法的名義值補償改進方案

通過3DCS偏差分析軟件，對優(yōu)化后的方案進行N1/N2工況模擬后得到前蓋與前保的平整度超差概率都小于設(shè)計標準要求5%（見表8）。

當溫衡跟陶小西看到《兩小無猜》最后的結(jié)局時都愣了許久，電影中最后一個敢不敢的游戲，卻換來他們?nèi)绱似嗤竦慕Y(jié)局。陶小西紅著眼眶說太慘了，早知道不看了，但是溫衡卻說，相愛的人以這種方法死去，真是她聽過最浪漫的事。

表9 保險杠安裝重復(fù)性試驗對比

在保險杠本身無法輕量化的前提下，提高保險杠在車身安裝點剛度能最大化減少下沉量并提升安裝重復(fù)性。

在本案例中，保險杠支架增加了Z向支撐結(jié)構(gòu)，靜態(tài)下沉量從0.43mm減小到0.35mm，如圖8、圖9所示，使得平整度的名義值得到有效補償，減少非制造因素造成的影響。

綜上所述，在中學(xué)歷史課堂教學(xué)中，教師要兩頭兼顧，不僅要有學(xué)生的“視角”，更要有歷史的高度與深度。教師在“俯下身子”貼近學(xué)生教學(xué)的同時，更要踮起腳來“仰望天空”引導(dǎo)、提升，做到歷史教學(xué)的廣度、深度與高度的統(tǒng)一，才能使教學(xué)效果最大化。

同時以前蓋配合型面為基準面，測量用工裝反復(fù)安裝10次后的保險杠同一點的坐標值變化（這里主要監(jiān)測Z向值得變化），對比優(yōu)化前后的Z向值變化范圍和6σ值，如表9所示：10次重復(fù)試驗的誤差范圍由0.69mm減小到0.28mm，波動的6σ數(shù)值由1.14減小到0.60。

結(jié)合之前的DFSS設(shè)計的最優(yōu)方案，當工裝形式采用主基準為上下向，第二基準為前后向，第三基準為左右向時能夠?qū)崿F(xiàn)最佳設(shè)計。這樣便實現(xiàn)了基于DFSS設(shè)計與下沉量優(yōu)化的結(jié)合。

3、結(jié)論

本文基于主流造型之一的保險杠與前蓋前后方向分縫，分析早期設(shè)計中潛在影響兩者尺寸配合的各項參數(shù)，并使用DFSS質(zhì)量工具通過參數(shù)化的建模得到最優(yōu)化設(shè)計組合?？紤]到通常實際制造中保險杠重力下沉情況，將其在整車的安裝形態(tài)簡化為懸臂梁結(jié)構(gòu)，計算其自身重力導(dǎo)致的下沉量后對支撐結(jié)構(gòu)進行名義值補償優(yōu)化，并與DFSS的優(yōu)化結(jié)果相結(jié)合，以實現(xiàn)保險杠與前蓋配合優(yōu)化的目的。

在以下情況進行HIV基因型耐藥檢測：HAART后病毒載量下降不理想或抗病毒治療失敗需要改變治療方案時；進行HAART前（如條件允許）。對于抗病毒治療失敗者，耐藥檢測在病毒載量>400拷貝/mL且未停用抗病毒藥物時進行，如已停藥需在停藥4周內(nèi)進行基因型耐藥檢測。

通過該課題的研究，也為其他類似接口的尺寸配合優(yōu)化使用提供了分析思路和經(jīng)驗參考。

[1] 趙正,陳超卓,吳沈榮.車體前端造型及材料對于行人 腿部傷害指標的影響[J].汽車安全與節(jié)能學(xué)報，2010，01（04）：303-306.

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