尺寸工程中移動(dòng)公差在新車開發(fā)中的應(yīng)用

田飛

上海銳鎂新能源科技有限公司杭州分公司 浙江杭州 310002

隨著中國(guó)汽車市場(chǎng)不斷發(fā)展，人們對(duì)汽車的要求越來越高，導(dǎo)致汽車換代不斷加快，汽車開發(fā)周期不斷縮短。新車型開發(fā)中，車身是其余所有零部件裝配的基礎(chǔ)，其制造質(zhì)量直接影響汽車整車質(zhì)量，因此一直是汽車企業(yè)最關(guān)心的問題。車身一般有300～500個(gè)零部件，眾多零部件在焊裝裝配生產(chǎn)中常出現(xiàn)零部件裝配干涉、裝配困難等問題，影響車身制造質(zhì)量，且需要較多的產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更、零部件模具更改等，增加了開發(fā)成本及開發(fā)周期。

現(xiàn)代汽車制造中，普遍采用車身制造綜合誤差指數(shù)CII（Continuous Improvement Indicator）來控制車身制造質(zhì)量，即“2mm工程”，CII應(yīng)用于汽車工業(yè)不僅可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的汽車制造，同時(shí)也是一個(gè)國(guó)家制造技術(shù)水平的綜合反映。車身制造綜合誤差主要由零件誤差、誤差積累和工裝設(shè)備等因素造成，在工裝設(shè)備等因素一定的前提下，尺寸工程中移動(dòng)公差的應(yīng)用，充分考慮制造系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)工藝能力及裝配工藝性，將車身零部件公差合理分配調(diào)整，保證裝配偏差符合產(chǎn)品裝配精度及技術(shù)要求，減小零件誤差及誤差積累，從而減少后期設(shè)計(jì)變更，降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期，并提升制造綜合誤差指數(shù)CII。

移動(dòng)公差概述

新車開發(fā)階段，如果零部件單純按照?qǐng)D樣中標(biāo)注的尺寸制造，由于系統(tǒng)誤差的影響，在裝配過程中會(huì)發(fā)生裝配干涉、裝配困難等問題，影響產(chǎn)品的功能和外觀，所以在設(shè)計(jì)時(shí)事先預(yù)測(cè)上述問題，考慮經(jīng)濟(jì)工藝能力及裝配工藝性，在公差帶寬不變的情況下，將零件公差中心提前向某一方向偏移，來避免此類問題發(fā)生。公差中心的偏移就叫做移動(dòng)公差，又稱“特殊公差”或“單邊公差”。

1.移動(dòng)公差適用范圍及特點(diǎn)

移動(dòng)公差是尺寸工程的一部分，在新車開發(fā)階段，對(duì)于影響到車身長(zhǎng)度、寬度及高度或者關(guān)系到車身外觀品質(zhì)的零件，將單一方向的修改尺寸用于制造模具、夾具和檢具，以便降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期和提升產(chǎn)品質(zhì)量。移動(dòng)公差適用于乘用車、商用車各車型批量生產(chǎn)準(zhǔn)備過程中的所有塑性零件。

移動(dòng)公差特點(diǎn)如下：

1）公差帶寬不變的情況下，零部件的公差帶位置向單一方向移動(dòng)。

2）從圖樣設(shè)計(jì)階段開始要反映以前車型的問題點(diǎn)。

3）車身塑性零件中部分零件應(yīng)用。

2.移動(dòng)公差開展流程

新車型開發(fā)中，當(dāng)預(yù)凍結(jié)版數(shù)模發(fā)放后，尺寸工程師根據(jù)車身零件結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品性能要求、工藝順序及工藝能力等排查分析車身移動(dòng)公差，開展移動(dòng)公差設(shè)計(jì)工作，經(jīng)研究院產(chǎn)品部門、工藝部門（沖壓工藝、焊裝工藝）、品質(zhì)部門及制造部門評(píng)審，確定移動(dòng)公差范圍。評(píng)審優(yōu)化后，研究院產(chǎn)品部門編制、下發(fā)GD&T圖（移動(dòng)公差），工藝部門與品質(zhì)部門對(duì)模具、夾具及檢具開發(fā)時(shí)應(yīng)用移動(dòng)公差，零部件到廠后，各部門對(duì)零部件進(jìn)行驗(yàn)證，識(shí)別移動(dòng)公差設(shè)定不合理、是否遺漏等，并進(jìn)行修正，編制優(yōu)化移動(dòng)公差LIST。如圖1所示。

圖1 移動(dòng)公差開展流程

3.移動(dòng)公差表示

移動(dòng)公差標(biāo)注及符號(hào)含義，如圖2所示。

圖2 移動(dòng)公差標(biāo)注及符號(hào)

如圖3所示，零件（斷面）移動(dòng)公差，形體可以允許增加材料一邊的輪廓度公差為0，開口尺寸只能從真實(shí)輪廓變小。形體可以允許增加材料一邊的輪廓度公差為1.0，開口尺寸只能從真實(shí)輪廓變大。

圖3 零件（斷面）移動(dòng)公差

4.移動(dòng)公差的主要作用

1）防止車身寬度尺寸（Y向）增大。

2）改善前圍裝配。

3）消除側(cè)圍干涉部位。

4）防止前風(fēng)窗下橫梁上移（Z向）。

5）改善U形零件裝配。

6）防止包邊彎折處尺寸變化。

移動(dòng)公差設(shè)定

新車型開發(fā)階段，移動(dòng)公差設(shè)定原則如下：

1）白車身拼裝時(shí)，會(huì)影響車身寬度尺寸變化的零件，必須設(shè)定移動(dòng)公差。如：下部車身總成（機(jī)艙、前地板及后地板總成）與側(cè)圍總成進(jìn)行裝配時(shí)，下部車身總成公差累計(jì)較大，易超出車體總寬度（Y向）公差要求，出現(xiàn)下部車身與側(cè)圍總成干涉，白車身拼裝時(shí)無法裝配到位，導(dǎo)致車身總寬度（Y向）增大，影響車身整體精度。下部車身與側(cè)圍總成Y向匹配的零部件（地板本體、縱梁、門檻等），需向車身內(nèi)部設(shè)定移動(dòng)公差，移動(dòng)公差設(shè)定值0.5mm，減小下部車身Y向?qū)挾?，吸收誤差。如圖4所示。

圖4 某后縱梁零件移動(dòng)公差

2）同一方向上有多個(gè)平行的配合面或安裝孔，零件間配合過于緊密，公差帶交叉，而導(dǎo)致裝配干涉/困難的零件，必須設(shè)定移動(dòng)公差。如：U形件，在滿足裝配條件下，U形件的移動(dòng)公差，兩層板裝配只設(shè)定內(nèi)板，降低工藝要求，三層板裝配設(shè)定內(nèi)兩層板，移動(dòng)公差設(shè)定值0.5mm，減小U形件開口尺寸，吸收誤差。如圖5所示。

圖5 某鉸鏈安裝板零件移動(dòng)公差

3）包邊結(jié)構(gòu)處，影響包邊尺寸的零件，必須設(shè)定移動(dòng)公差。如：開閉件包邊（前后門、后背門及前機(jī)蓋包邊），包邊時(shí)會(huì)導(dǎo)致外板產(chǎn)生損耗量，包邊完成后，導(dǎo)致包邊尺寸變小，影響白車身外觀匹配。開閉件外板包邊翻邊，需設(shè)定移動(dòng)公差，移動(dòng)公差設(shè)定值0.2～0.5mm（具體值按包邊造型確定），彌補(bǔ)包邊時(shí)外板產(chǎn)生的損耗量。如圖6所示。

圖6 某前機(jī)蓋外板零件移動(dòng)公差

4）移動(dòng)公差尺寸的設(shè)定基本上以0.5mm為準(zhǔn)，若移動(dòng)距離超出0.5mm，要充分考慮通過結(jié)構(gòu)來進(jìn)行補(bǔ)償。

移動(dòng)公差應(yīng)用及驗(yàn)證

移動(dòng)公差設(shè)定合理性經(jīng)各部門評(píng)審后，研究院產(chǎn)品部門輸出GD&T，并向各部門下發(fā)最終圖樣，如圖7所示。各部門接收到最終圖樣后，開展如下工作。

圖7 某后縱梁本體零件GD&T

1）沖壓工藝：制定模具應(yīng)用計(jì)劃，在模具上應(yīng)用移動(dòng)公差補(bǔ)償值。

2）焊裝工藝：制定夾具應(yīng)用計(jì)劃，在夾具上應(yīng)用移動(dòng)公差補(bǔ)償值。

3）品質(zhì)部門：制定檢具應(yīng)用計(jì)劃，在檢具上應(yīng)用移動(dòng)公差補(bǔ)償值，基準(zhǔn)書編制下發(fā)，并在檢具上進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

零部件通過在Meisterbock匹配及試制過程中進(jìn)行偏差驗(yàn)證，對(duì)設(shè)定的移動(dòng)公差優(yōu)化、調(diào)整并最終確認(rèn)，指導(dǎo)后期生產(chǎn)，并編制優(yōu)化完善移動(dòng)公差LIST，使其在后序的新車型開發(fā)中具有實(shí)際的指導(dǎo)作用，將問題提前規(guī)避。

結(jié)語

移動(dòng)公差按設(shè)定原則開展，將其運(yùn)用到車身同類或類似結(jié)構(gòu)零件中，在零件裝配前，就已經(jīng)解決了裝配誤差累積導(dǎo)致的干涉、裝配困難等問題，從而避免了后期模具修改，降低了變更成本，縮短了開發(fā)周期，避免了實(shí)際生產(chǎn)中強(qiáng)行裝配焊接現(xiàn)象，使各批次零件裝配時(shí)具有很好的互換性，提升了車身制造質(zhì)量。為了應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，提高產(chǎn)品品質(zhì)，搶占市場(chǎng)先機(jī)，移動(dòng)公差在新車型開發(fā)中的應(yīng)用必不可少。