尺寸工程在白車身制造過程中的應(yīng)用研究

王若巖 李成燦

摘 要：車身本體即白車身，它包含了加強(qiáng)板、車身的梁柱、覆蓋件等構(gòu)件。同時，白車身還加裝了發(fā)動機(jī)罩、車門及翼子板，這些構(gòu)件可用來承載上側(cè)車身，構(gòu)成了根本的載體。制作白車身的步驟中，會涉及多樣的復(fù)雜原理，例如人機(jī)工程、振動噪聲、車身外在的造型原理、空氣動力學(xué)的根本機(jī)理。制造白車身時用到的尺寸工程可以配置最合適的零配件尺寸，優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算。針對于白車身的制造，解析了尺寸工程的適用原理。結(jié)合車身制造的真實(shí)情況，探析具體的尺寸工程應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：尺寸工程；白車身制造；具體應(yīng)用

中圖分類號： U463 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）22-186-2

0 引言

制造白車身需要經(jīng)過復(fù)雜的多個步驟，各個制造流程都隱含了某種偏差。為了提升精度并且縮減車身本體的偏差，就有必要預(yù)先擬定各類構(gòu)件的尺寸規(guī)格。受到工藝約束，制作出來的沖壓件并沒能確保最合適的精度。這種狀態(tài)下，就要給出預(yù)先設(shè)定好的公差及尺寸，借助于尺寸工程來確保車身的穩(wěn)定性。具體在運(yùn)用中，尺寸工程包含了解析公差的專用軟件、計(jì)算的尺寸鏈等。經(jīng)過多步驟的運(yùn)算，在現(xiàn)有工藝狀態(tài)下符合了制作車身的精確度，確保車身整體的安全及穩(wěn)固性。

1 尺寸工程的內(nèi)涵

在工程領(lǐng)域內(nèi)，尺寸工程被看作新概念，用于限定車身構(gòu)件的尺寸。從根本內(nèi)涵來看，尺寸工程整合了零件外形、產(chǎn)品的工裝、制造及裝配車身的整體流程，這種工程因而表現(xiàn)為系統(tǒng)性。日常的生產(chǎn)中，尺寸工程可用于限定各類型白車身制作，杜絕了裝配時的偏差[1]。對于常見性的裝配干涉，也可有效予以解決。這是由于，常規(guī)制作某一類車身的過程中，都很難徹底摒除隱含的偏差。如果出現(xiàn)誤差，那么累積性的誤差將會干擾至后續(xù)的裝配流程，造成裝配障礙。

初期在設(shè)計(jì)時，尺寸工程就杜絕了潛在性的零配件尺寸偏差。這樣做，妥善防控了后續(xù)裝配時的干擾，從根本上提升了診斷及監(jiān)控偏差的能力。同時，尺寸工程還可用作優(yōu)化車身，它整合了各步驟內(nèi)的制作工藝。優(yōu)化了系統(tǒng)性的公差，這種基礎(chǔ)上提升了裝配零配件的精準(zhǔn)度，縮減了耗費(fèi)的總成本及裝配周期。針對于批量較大的車身配件制造，這種工程更體現(xiàn)為高層次的適用價值[2]。

2 尺寸工程中的要點(diǎn)

2.1 總體的流程

從總體來看，尺寸工程可分成較多階段，包含初期擬定方案、詳細(xì)設(shè)計(jì)車身、后期的測試、車身制成后的投產(chǎn)。詳細(xì)來看，尺寸工程設(shè)定了如下的流程：

第一步，是擬定精確的整車尺寸。在這個步驟內(nèi)，注重設(shè)定合適的配合公差。針對于關(guān)鍵性的車身間隙、通用的表面公差都要予以限定。同時，還需依照現(xiàn)有的制造水準(zhǔn)及工藝能力，限定精確的目標(biāo)公差[3]。

第二步，是設(shè)計(jì)細(xì)化的公差并且定位基準(zhǔn)。在這個步驟內(nèi)，設(shè)計(jì)目的即為構(gòu)建定位體系。針對于零配件及整車，都要妥善予以定位，設(shè)定形位公差。需要描繪圖紙，在圖紙上顯示出制作白車身的精確公差。定位基準(zhǔn)及選定的公差關(guān)系到后期設(shè)計(jì)及制作車身的夾具。經(jīng)過初期的設(shè)置，汽車構(gòu)件大致符合了給出來的尺寸精度。

第三步，是借助于仿真軟件來構(gòu)建模型，檢查初期的設(shè)計(jì)。經(jīng)過仿真檢驗(yàn)，即可判斷出各步驟內(nèi)的裝配偏差，因此也判斷出白車身各部位的尺寸狀態(tài)。經(jīng)過全方位的調(diào)整，減低了額外成本，防控隱藏的車身缺陷。確定了模型后，即可著手去核查樣品。針對于尺寸的波動，需要實(shí)時予以監(jiān)控。一旦測出誤差，就要及時整改。

第四步，經(jīng)過檢測之后，評價并統(tǒng)計(jì)制造車身的過程能力。針對于外觀及整車內(nèi)側(cè)，也要評價總體性的焊接質(zhì)量。在后續(xù)階段內(nèi)，要反復(fù)去修正初期設(shè)定的尺寸目標(biāo)。由此可見，調(diào)整整車尺寸的關(guān)鍵步驟即為初期設(shè)計(jì)[4]。

2.2 尺寸鏈的檢定

在以往設(shè)計(jì)時，常常傾向于憑借經(jīng)驗(yàn)。然而，制作白車身的流程中隱含了不可確定的多樣要素。如果批量生產(chǎn)，很易增添額外的更多損耗。若能構(gòu)建必要的尺寸鏈用來檢定公差，即可縮減至最小數(shù)值的尺寸偏差。具體而言，尺寸鏈包含了封閉性的某一組尺寸組合，依照給出來的次序來排列尺寸。從幾何特性來看，尺寸鏈包含了平面性的、空間性及線性這樣的三類。依照不同的特性，尺寸鏈又可分成組成環(huán)及封閉環(huán)的兩類鏈條。具體在測定時，累積起來的偏差構(gòu)成了尺寸鏈的制約關(guān)系。針對于組成環(huán)，可調(diào)控它的精度，把這種精度限制于可掌控范圍中。

2.3 解析尺寸的常見方法

從目前來看，可選取統(tǒng)計(jì)法或極值法用來解析白車身尺寸。相比而言，極值法體現(xiàn)為高效及簡便的優(yōu)勢，可適用于多環(huán)節(jié)內(nèi)的車身裝配。然而，針對于環(huán)數(shù)較少或精度較低的裝配，則很難予以適用。統(tǒng)計(jì)分析法相比更為科學(xué)，它構(gòu)建于概率論基礎(chǔ)上。一旦符合了特定環(huán)數(shù)，則可縮減至最低限度的分配公差。對于轎車車身，常用這類方法來解析尺寸。

3 選取應(yīng)用的實(shí)例

在具體制造時，選取了某型號轎車，運(yùn)用尺寸工程來解析。選取了白車身的翼子板及前罩這兩個部分，具體解析了裝配步驟中的分配高差。若高差沒能限制于給定范圍內(nèi)，則需重設(shè)高差并且再次調(diào)整。在確定尺寸鏈時，先要解析精確的裝配高差，對此選用了封閉環(huán)的解析方式。例如，翼子板構(gòu)成了組成環(huán)，可選取多層焊接的固定方式，由此解析了輪廓表面的高差[5]。

經(jīng)過詳盡的解析，選用特定軟件用來調(diào)控前罩等的構(gòu)件尺寸。白車身各點(diǎn)都配備了不同定位，計(jì)算可得不同方位的約束關(guān)系，這種基礎(chǔ)上再去簡化線性關(guān)系。尺寸鏈最好構(gòu)建為線形，輸入?yún)?shù)而后再次予以驗(yàn)證。經(jīng)過仿真驗(yàn)算，即可保存分析得出的數(shù)值結(jié)果。（圖3）

4 結(jié)語

設(shè)計(jì)及制作白車身的過程中，有必要采納尺寸工程的根本原理來提升總體的裝配質(zhì)量，確保整車的最佳精度。初期在設(shè)置尺寸時，應(yīng)當(dāng)確保精度，這種基礎(chǔ)上再去縮短總體研發(fā)的時限。經(jīng)過優(yōu)化運(yùn)算，配備了各部位最合適的配件尺寸，而后進(jìn)入裝配流程。這樣做，即可符合設(shè)置的工藝尺寸要求。未來的實(shí)踐中，還需深入運(yùn)用尺寸工程的相關(guān)原理，在根本上提高了白車身制作的質(zhì)量，縮減車身零配件的尺寸偏差。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 楊思源，涂雄，李軍.尺寸工程在白車身制造過程中的應(yīng)用[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2012（06）：18-23.

[2] 王海燕，侯琳娜.Bootstrap重采樣Bayesian方法在白車身制造尺寸不合格率估計(jì)中的應(yīng)用[J].工業(yè)工程，2012

（06）：15-19.

[3] 余文超，齊二石.在線測量技術(shù)應(yīng)用于白車身的生產(chǎn)尺寸監(jiān)控[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2014（02）：96-98.

[4] 滑德富，方敏，董皖湘.白車身制造中的機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用[J].現(xiàn)代零部件，2014（06）：72-74.

[5] 陳曦，褚學(xué)寧.基于功能尺寸的車身尺寸質(zhì)量控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2014（06）：99-104.