尺寸工程概述奇瑞

尺寸工程概述奇瑞第1頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四

目錄

一、尺寸工程概述

二、尺寸工程工作流程

三、減小累積公差的方法

四、奇瑞公司尺寸工程的現(xiàn)狀

五、尺寸仿真軟件VisVSA工作原理和應用情況介紹

第2頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四一：尺寸工程概述第3頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四

1、什么是尺寸工程？

◆尺寸工程是完善設計和裝配制造階段的工程化過程。

◆尺寸工程是通過控制制造偏差和優(yōu)化設計來提高產(chǎn)品尺寸質(zhì)量和減低產(chǎn)品生產(chǎn)成本的一種手段。

◆從產(chǎn)品研發(fā)早期介入一直到量產(chǎn)，通過執(zhí)行一套完整、系統(tǒng)、嚴謹、科學、操作性強的工作流程，達到降低研發(fā)成本，縮短開發(fā)周期，完成產(chǎn)品設定目標，提高產(chǎn)品競爭力的目的。

◆尺寸工程確保產(chǎn)品的：a、功能（舒適性、安全性、密封性）；b、裝配；c、外觀設計要求。

◆尺寸工程應該貫穿整個產(chǎn)品開發(fā)周期，尤其是產(chǎn)品設計前期的工作尤為重要。

◆尺寸工程是通過產(chǎn)品設計前期的尺寸工作介入，來解決、規(guī)避、或者最大限度的減小產(chǎn)品功能、裝配、外觀的問題，并通過工業(yè)化過程中的數(shù)據(jù)分析、總結(jié)來修正前期分析，并建立數(shù)據(jù)庫，供下一車型適用。第4頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四產(chǎn)品設計尺寸工程結(jié)構(gòu)分析工藝/生產(chǎn)質(zhì)量控制◆尺寸工程是連接產(chǎn)品設計和工藝生產(chǎn)、質(zhì)量控制之間的紐帶；◆尺寸工程將產(chǎn)品的定義要求（如DTS、功能尺寸）分解到分總成、單件上，制定出統(tǒng)一的工程語言GD&T、測量點計劃，為工藝生產(chǎn)、質(zhì)量控制提供依據(jù)；◆利用尺寸分析工具（如計算機仿真、統(tǒng)計學知識），在產(chǎn)品設計的前期進行分析，從而使設計的產(chǎn)品具有更加簡便和可靠的加工性能。同步工程第5頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四

2、什么是偏差？實際制造出的尺寸（形狀）與名義尺寸（形狀）的差異

尺寸偏差形狀偏差第6頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四

3、尺寸偏差的傳遞和累積第7頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四

4、尺寸公差累積的計算方法：兩種方式，三種方法

a、二維手工計算法

基于制造工藝一致性和穩(wěn)定性比較好的前提下常用的一種方法。它的有效性經(jīng)過了數(shù)理統(tǒng)計的理論分析和生產(chǎn)實踐的驗證。通常，有極限法和均方根法兩種分析方式。

第8頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四10±0.210±0.210±0.210±0.20.2+0.2+0.2+0.2＝±0.8

4、尺寸公差累積的計算方法：兩種方式，三種方法

極限疊加法

T=T1+T2+T3+…+Tn

優(yōu)點：可以完全互換；計算簡單。

缺點：不能考慮數(shù)據(jù)的分布情況，當組成環(huán)環(huán)數(shù)較多時，用這種方法就不合適，因這時各組成環(huán)公差將很小，加工很不經(jīng)濟，所以極值公差一般用于3環(huán)以下的尺寸鏈；對非線性的裝配計算結(jié)果不夠精確。

第9頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四

4、尺寸公差累積的計算方法：兩種方式，三種方法

均方根法：有效性經(jīng)過了數(shù)理統(tǒng)計的理論分析和生產(chǎn)實踐的驗證。統(tǒng)計公差是根據(jù)概率論的基本原理對尺寸鏈進行計算的方法，計算用的數(shù)學公式，是在概率論基本原理的基礎上推導出來的。

10±0.210±0.210±0.210±0.2優(yōu)點：計算簡單；考慮了數(shù)據(jù)分布的情況。缺點：對非線性的裝配計算結(jié)果不夠精確；不能考慮中間值的偏移。第10頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四

4、尺寸公差累積的計算方法：兩種方式，三種方法

均方根法：第11頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四abcdabcd裝配5000次

4、尺寸公差累積的計算方法：兩種方式，三種方法

b、計算機仿真

（蒙特卡羅法Monte-Carlo）

第12頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四

4、尺寸公差累積的計算方法：兩種方式，三種方法

b、計算機仿真

（蒙特卡羅法Monte-Carlo）

第13頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四

5、什么是尺寸鏈？

在車身焊接和附件裝配（機器裝配或零件加工過程）中，由相互連接的尺寸形成封閉的尺寸組。

環(huán)：列入尺寸鏈的每一個尺寸。

在機加工中，尺寸鏈是即可計算公差，又可以計算尺寸，但在我們汽車行業(yè)，我個人認為尺寸鏈僅僅只可以做為計算公差的工具。第14頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四環(huán)尺寸鏈第15頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四二：尺寸工程工作流程第16頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四二：尺寸工程工作流程

可以將尺寸工程分為以下幾個步驟：

1、DTS驗證

造型階段進行初步的分配計算，畫出尺寸鏈（使用均方根法手工分析），并結(jié)合經(jīng)驗，驗證DTS的合理性，確保造型的尺寸性滿足工藝要求。

如：A13車型的DTS定義

第17頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四前期DTS定義的0.5mm的低進量夠不夠？工藝能否實現(xiàn)？或者說工藝實現(xiàn)需要哪些條件？我們可以根據(jù)Benchmark的值作為參考，也可以根據(jù)以前車的工藝能力作為參考，但是，我們有沒有一種方法可以科學的、簡單的分析值定義的是否合理？或者說我們的工藝能不能實現(xiàn)定義值，需要分總成、單件達到什么公差才可以實現(xiàn)？第18頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四通過計算平度公差并和理論值比較，當公差比理論值小時，則理論值可行；當公差比理論值大時，則說明不可行，需要改變定位、安裝、單件公差下，或者直接改變DTS的定義。尺寸鏈：第19頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四將尺寸鏈上的公差帶入RSS計算表格第20頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四計算結(jié)果為0.75±0.92，即-0.17～+1.67，不能夠滿足0.5±0.5的要求，故定義不可行。需要更改DTS，或者更改定位、安裝、單件公差。現(xiàn)在A13玻璃經(jīng)常超出后背門，更改需要花大量的費用和人力，如果前期尺寸工程開展，諸如此類的問題完全可以避免。第21頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四2、初版RPS的建立：根據(jù)經(jīng)驗制作初版RPS第22頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四3、三維仿真、尺寸鏈計算并優(yōu)化結(jié)果：a、數(shù)模干涉檢查b、裝配性檢查c、外觀性檢查（DTS）d、功能性檢查（四門兩蓋密封等）第23頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四a、數(shù)模干涉檢查對車身進行尺寸分析，避免后期出現(xiàn)干涉等問題；設計中看似不干涉的問題，其實在生產(chǎn)中，有些會產(chǎn)生干涉。事例：以A13前大燈和前大燈安裝支架舉例第24頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四在設計看來，這個地方的設計沒有任何問題，有0.6mm的間隙。但是在實際生產(chǎn)中，這個地方會產(chǎn)生干涉的可能性相當?shù)拇蟆Ｆ鋵?，在前期引入尺寸工程，便可以解決這個問題。第25頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四我們只要在設計階段計算出L0的公差，再拿過來和0.618比較，就可以避免這個問題的發(fā)生。L0第26頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四b、裝配性檢查

問題：第27頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四事例：以A13的水箱橫梁安裝舉例設計的車身上的安裝螺栓是M10的螺栓，水箱橫梁上的安裝孔是φ12.5，有單邊1.25mm的間隙。設計完成的時候，我們想知道：水箱橫梁安裝是否會出現(xiàn)安裝不上的問題？如果干涉，將通過改進什么來消除？怎么辦？

b、裝配性檢查

對車身所有的安裝孔進行尺寸分析，避免后期出現(xiàn)安裝干涉或者安裝不便的問題；

第28頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四通過尺寸鏈計算，得出公差并和1.25mm的調(diào)整量比較。要加大孔徑、或者改變設計結(jié)構(gòu)、焊裝順序等。A13在實際裝車中，這個部位多數(shù)是裝配不上的，實際上，就是孔徑過小導致的安裝干涉，如果在前期可以完整的開展尺寸工程，此類問題大部分是可以避免的。比1.25mm小，則OK比1.25mm大，則要加大孔徑、或者改變設計結(jié)構(gòu)、焊裝順序等來解決此問題第29頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四4、根據(jù)尺寸鏈分析結(jié)果，編制GD&T：a、車身骨架總成GD&Tb、車身重要分總成GD&T（如門總成、側(cè)圍總成、門內(nèi)板總成等）c、沖壓件GD&Td、內(nèi)外飾件GD&T（只做到采購總成）e、電器件GD&T（只做到采購總成）f、底盤件GD&T（只做到采購總成）GD&T是統(tǒng)一的工程語言。第30頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四GD&T圖紙包括以下內(nèi)容：定義了基準（孔、型面）所有要素（孔、面、邊、角度）的尺寸、公差要求圖紙作用：作為統(tǒng)一的工程語言，在主機廠各部門之間，主機廠與供應商之間準確、清楚、全面、有效的傳遞產(chǎn)品的技術(shù)要求和信息，明確了零部件需要達到的尺寸要求，統(tǒng)一了定位系統(tǒng)，同時提供了檢測和驗收的依據(jù)。第31頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四5、根據(jù)GD&T制定測量計劃：a、骨架、分總成、單件測量點要求b、內(nèi)外飾、電器、底盤件測量點要求c、檢具、三座標等測量方案d、編制外觀內(nèi)飾間隙、三座標骨架分總成、沖壓件等檢查表第32頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四6、測量數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計與調(diào)試生產(chǎn)支持，并建立數(shù)據(jù)庫：a、對測量數(shù)據(jù)進行分析，得出6σ、cp、cpk值，并和前期分析結(jié)果進行比較，更新數(shù)據(jù)庫b、將統(tǒng)計結(jié)果輸入VSA軟件，進行分析，并修改前期編制的文件c、對現(xiàn)場出現(xiàn)的尺寸問題進行跟蹤、調(diào)查、解決Cp＝公差帶/6σ（過程能力指數(shù)）Cpk＝min（USL-μ）/3σ，（μ-LSL）/3σ（有偏移的過程能力指數(shù)）Cp和cpk越大越好一般的，cp（cpk）?1.33（綠色）1.33?cp（cpk）?1.0（黃色）1.0?cp（cpk）（紅色）8σ＝99.99％6σ＝99.73％4σ＝95.44％2σ＝68.26％第33頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四二：尺寸工程工作流程第34頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四1、縮短尺寸鏈◆改變車身結(jié)構(gòu)，變重要方向的對接為滑動搭接，最大限度的消除單件公差的累積；◆調(diào)整焊裝順序，重要部件盡量最后焊接，縮短尺寸公差的累積；◆改變定位點形式，在需要控制的部位設置定位點，縮短尺寸鏈；◆變更安裝形式，消除安裝形式不良帶來的誤差。2、減小尺寸鏈中每環(huán)的公差◆提高沖壓件的精度；◆提高夾具的精度；◆提高附件的精度。三：減小累積公差的方法第35頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四1、縮短尺寸鏈對接滑動搭接改變焊接順序改變夾具定位第36頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四2、減小尺寸鏈中每環(huán)的公差±0.5±0.5±0.5±1.5±0.3±0.3±0.3±0.9第37頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四大多數(shù)產(chǎn)品、工藝、質(zhì)量工程師對缺乏對尺寸工程的正確認識；在設計階段沒有得到足夠的重視，主要還是依靠后期的調(diào)試和整改；在企業(yè)內(nèi)部雖然有尺寸分析科擔任尺寸工程工作，但是在流程、體制上還沒有明確尺寸工程的作用、地位，沒有形成系統(tǒng)管理模式，缺乏和產(chǎn)品開發(fā)周期相對應的流程，沒有真正起到設計和工藝溝通的橋梁作用；沒有將供應商納入主機廠的尺寸管理體系中來，特別缺乏對內(nèi)外飾、電器、底盤件的尺寸控制；缺乏經(jīng)驗，缺乏人才；雖然有先進的計算機輔助軟件，但是缺乏熟練運用的人才;在數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方面沒有應用cp、cpk、sigma，而是運用合格率的手段，導致統(tǒng)計手段不科學。四：奇瑞公司尺寸工程現(xiàn)狀第38頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四五、尺寸仿真軟件VisVSA工作原理和應用情況介紹1、VisVSA軟件的工作原理及輸入輸出條件VisVSA是目前常用的三維尺寸仿真分析軟件之一，它通過引入數(shù)據(jù)模型，輸入單件特性、裝配順序及定位系統(tǒng)，模擬裝配多臺車身模型（一般模擬5000臺車），得出±3σ及Cp的值，評估設計是否能滿足尺寸規(guī)格要求，從而對車身工藝制造能力進行評價。輸入條件：

3D數(shù)?！O計數(shù)據(jù)基本上類型為CATIA，需要轉(zhuǎn)化為jt格式

裝配流程圖—根據(jù)工序圖卡，模擬真實裝配順序及操作

GD&T—組成車身的沖壓件制造公差及夾具等的制造公差、并給定基準

測量點—可自行定義評價點，用于后期的測量操作第39頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四輸出信息

仿真結(jié)果—可以顯示我們需要的±3σ，Cp（過程能力指數(shù)）、Cpk（有偏移的過程能力指數(shù)），數(shù)據(jù)穩(wěn)定狀態(tài)圖等；

爆炸圖即裝配流程圖—動畫顯示車身裝配流程；

貢獻因子報告—也叫高中低報告，顯示影響結(jié)果的權(quán)重分配；可根據(jù)偏差權(quán)重分析組成公差的影響因素，通過調(diào)整組成公差值來對車身偏差進行控制第40頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四2、實例驗證

以B12車型側(cè)圍總成為例，介紹VSA的工作原理此例是驗證在側(cè)圍分總成中，鉸鏈安裝孔到側(cè)圍定位孔X向偏差是否在±1.0之內(nèi)。第41頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四上面圖表是2D尺寸鏈的具體表現(xiàn)形式：L0為所求項即封閉環(huán)；L1為鉸鏈安裝孔到A柱加強板總成定位孔公差±0.5；L2為A柱加強板總成定位孔到側(cè)圍加強板總成定位孔公差±0.5；L3為側(cè)圍加強板定位孔到側(cè)圍總成定位孔公差±0.5左側(cè)圖表為尺寸鏈的計算：上面顯示尺寸鏈各組成環(huán)的詳細信息，從圖中可以得出±3σ=±0.87第42頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四VSA軟件中各尺寸鏈主要組成環(huán)的公差列表：第43頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四裝配界面模型界面輸入信息裝配界面為整個側(cè)圍總成的特性，可顯示夾具信息，裝配操作，數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)特性（GD&T）模型界面可將特性可視化，圖中可以看出側(cè)圍外板的定位系統(tǒng)，定位特性（包括板件和夾具公差及矢量方向）第44頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四公差庫中包含所有特性的公差，如銷、孔、面、點等

工序圖卡為車身裝配流程圖，上圖顯示前門鉸鏈安裝孔在側(cè)圍總成上的焊接流程工序圖卡公差庫第45頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四輸出信息

通過仿真結(jié)果可以得到如下結(jié)果：尺寸規(guī)格：X=9.53±1.0；計算值：±3σ=±0.7；Cp=1.43；離散數(shù)據(jù)圖。

左側(cè)的圖表顯示仿真數(shù)據(jù)分布的詳細信息：除了包含上述信息外，還包括超差率過程仿真結(jié)果數(shù)據(jù)顯示第46頁，共51頁，2023年，2月20日，星期四貢獻因子界面

造成偏差出現(xiàn)的各組成要素，從中可以看出：側(cè)圍外板總成Z向定位，夾具基準面公差占19.52%；側(cè)圍外板總成主定位孔與定位銷的配合精度占7.53%；鉸鏈安裝孔與基準銷的配合精度占7.53%；一些裝配操作也有一定程度的影響我們在用2D軟件計算尺寸鏈時考慮的是影響尺寸鏈的主要因素，而VSA軟件是把所有可能影響尺寸鏈因素綜合在一起通過幾千次的模擬，并且考慮到了夾角等因素，2D和VSA仿真結(jié)果的差異，也在一定程度上說明了VSA仿真軟件分析問題的全面性。

此次仿真結(jié)果顯示偏差在設計要求范圍內(nèi)，若仿真結(jié)果大于設計要求，則可以從貢獻因子報告中提取影響偏差的主要因素，分析特性的定位系統(tǒng)，裝配流程，對某些公差也可適當放小第47頁，共5