基于尺寸工程的前格柵與前大燈間隙優(yōu)化

張永順

(保定長安客車制造有限公司，河北定州 073000)

0 引言

隨著汽車行業(yè)的高速發(fā)展和整體價格的走低趨勢，行業(yè)間的競爭日趨激烈，越來越多的消費(fèi)者對于汽車產(chǎn)品的要求不僅限于具備良好的性能，還要具備良好的外觀質(zhì)量。在這種背景下，尺寸工程專業(yè)被引入中國，其在產(chǎn)品開發(fā)中的優(yōu)勢和作用被業(yè)內(nèi)迅速認(rèn)知。

尺寸工程技術(shù)的合理應(yīng)用可以很好地提升產(chǎn)品的外觀質(zhì)量、功能性和裝配性，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。在產(chǎn)品設(shè)計中，最常見的也是最難發(fā)現(xiàn)的問題就是在進(jìn)入大批量生產(chǎn)組裝后出現(xiàn)的小概率問題，這些問題往往當(dāng)零件進(jìn)行裝配時或裝配后才能被發(fā)現(xiàn)，有時候需要調(diào)整零件的制造模具才能解決，這樣就會造成極大的浪費(fèi)，乃至影響到產(chǎn)品的總體經(jīng)濟(jì)利益[1]。尺寸工程技術(shù)的運(yùn)用可以很好地解決這類問題，甚至可以在設(shè)計階段進(jìn)行有效規(guī)避。

1 尺寸工程概述

尺寸工程是以主機(jī)廠當(dāng)前制造能力或計劃提升后的制造能力為出發(fā)點(diǎn)，制定合理的尺寸控制方案和有效的定位策略，通過合理地分配產(chǎn)品制造過程中的各級公差，使產(chǎn)品達(dá)到設(shè)定的性能和外觀等要求。

尺寸工程中的尺寸鏈計算或運(yùn)用公差虛擬仿真技術(shù)可以對前期設(shè)定的公差要求和技術(shù)方案進(jìn)行風(fēng)險預(yù)判和預(yù)防。尺寸鏈計算公式是各組成環(huán)尺寸的隨機(jī)變量函數(shù)，而各組成環(huán)的公差數(shù)值為隨機(jī)變量，并在其公差范圍內(nèi)符合一定的分布規(guī)律。

用蒙特卡羅算法求解公差問題，其實(shí)就是把求封閉環(huán)尺寸公差的問題轉(zhuǎn)化為求解一個隨機(jī)變量的統(tǒng)計問題來處理；封閉環(huán)尺寸公差的確定，采用隨機(jī)模擬和統(tǒng)計實(shí)驗(yàn)的方法求解，用這種方法得到的結(jié)果比較符合實(shí)際情況[2-3]。如式(1)所示。

(1)

2 前格柵與前大燈間隙問題

2.1 問題描述

某MPV車型在試生產(chǎn)階段發(fā)現(xiàn)，前格柵與前大燈間隙合格率低，而且左右間隙不均，對稱度差。測量部位如圖1所示。隨機(jī)抽取了5臺實(shí)車進(jìn)行測量，測量數(shù)據(jù)見表1。

圖1 測量部位

表1 測量數(shù)據(jù) mm

從表1測量數(shù)據(jù)可以看出，此處間隙定義為(3.0±1.5)mm，實(shí)際測量中，最大間隙為6.5 mm，最小間隙為3.8 mm， 偏差量最大為3.5 mm，超出DTS定義值2.0 mm，視覺效果差，并且左右間隙不均，對稱度差，嚴(yán)重影響視覺效果。

2.2 原因分析

前大燈、格柵均通過螺栓、卡扣安裝在白車身上，通過尺寸鏈對公差進(jìn)行分析，尺寸鏈環(huán)見表2。

表2 尺寸鏈環(huán)

結(jié)合表2中各尺寸鏈公差和該位置(3.0±1.5)mm的間隙理論值，運(yùn)用蒙特卡洛公差分析方法進(jìn)行尺寸鏈計算可得合格率為97.47%，即每100臺車中會有3臺出現(xiàn)間隙問題，符合設(shè)計要求，初步判定為零部件精度問題。

檢查格柵、大燈的零部件檢測成績表和白車身三坐標(biāo)檢測報告發(fā)現(xiàn)：(1)前組合燈與格柵配合面輪廓度有超差，貢獻(xiàn)量為0.8～1.3；(2)前格柵與前組合燈配合面輪廓度有超差，貢獻(xiàn)量為0.2～0.8；(3)左側(cè)前大燈安裝孔X正向超差，右側(cè)負(fù)向超差，兩側(cè)均向間隙增大方向偏差，左側(cè)貢獻(xiàn)量約1.8，右側(cè)貢獻(xiàn)量0.8～1.8，安裝孔精度見表3。

表3 大燈安裝孔精度 mm

3 優(yōu)化方向和效果驗(yàn)證

3.1 優(yōu)化方向

針對上述問題描述和原因分析，采取以下措施對前格柵與前大燈間隙問題進(jìn)行優(yōu)化。

(1)前大燈邊界精度提升。提升前大燈邊界精度，使大燈邊界在不超差的前提下向中值靠攏。

(2)對前格柵進(jìn)行點(diǎn)云掃描確保格柵邊界精度。

(3)控制白車身精度，保證大燈安裝孔公差在±1.5 mm以內(nèi)，如圖2所示。

圖2 前大燈安裝孔

(4)增加功能尺寸控制車身寬度，保證前大燈的對中性，公差定義為±1.5 mm，如圖3所示。

圖3 保證前大燈對中性的功能尺寸

3.2 實(shí)車測量驗(yàn)證

隨機(jī)抽取5臺下線車輛，測量前格柵與前大燈間隙，測量數(shù)據(jù)見表4。

從表4可看出，檢測車輛無論在單邊間隙均勻性還是左右間隙對稱性等方面均有了較大提升，達(dá)到外觀要求。

表4 優(yōu)化后的實(shí)車測量數(shù)據(jù) mm

4 結(jié)束語

試生產(chǎn)階段運(yùn)用尺寸工程的方法進(jìn)行公差計算可以解決文中所述的外觀缺陷問題，也可以解決其他裝配問題，并制定相應(yīng)的優(yōu)化措施。尺寸工程應(yīng)盡早介入新產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計階段，制定嚴(yán)格、合理的技術(shù)方案，評估方案的可行性并進(jìn)而提出優(yōu)化方案，為產(chǎn)品設(shè)計指出優(yōu)化方向，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本，避免產(chǎn)品在量產(chǎn)階段出現(xiàn)外觀缺陷或其他裝配問題。