尺寸工程概述(讲义)

尺寸工程概述——规划院工艺技术部：吴冠群2021年7月目录

一、尺寸工程概述

二、尺寸工程任务流程

三、减小累积公差的方法

四、奇瑞公司尺寸工程的现状

五、尺寸仿真软件VisVSA任务原理和运用情况引见

一：尺寸工程概述

1、什么是尺寸工程？

◆尺寸工程是完善设计和装配制造阶段的工程化过程。

◆尺寸工程是经过控制制造偏向和优化设计来提高产品尺寸质量和减低产品消费本钱的一种手段。

◆从产品研发早期介入不断到量产，经过执行一套完好、系统、严谨、科学、操作性强的任务流程，到达降低研发本钱，缩短开发周期，完成产品设定目的，提高产品竞争力的目的。

◆尺寸工程确保产品的：a、功能〔温馨性、平安性、密封性〕；b、装配；c、外观设计要求。

◆尺寸工程应该贯穿整个产品开发周期，尤其是产品设计前期的任务尤为重要。

◆尺寸工程是经过产品设计前期的尺寸任务介入，来处理、躲避、或者最大限制的减小产品功能、装配、外观的问题，并经过工业化过程中的数据分析、总结来修正前期分析，并建立数据库，供下一车型适用。产品设计尺寸工程构造分析工艺/消费质量控制◆尺寸工程是衔接产品设计和工艺消费、质量控制之间的纽带；◆尺寸工程将产品的定义要求〔如DTS、功能尺寸〕分解到分总成、单件上，制定出一致的工程言语GD&T、丈量点方案，为工艺消费、质量控制提供根据；◆利用尺寸分析工具〔如计算机仿真、统计学知识〕，在产品设计的前期进展分析，从而使设计的产品具有更加简便和可靠的加工性能。同步工程

2、什么是偏向？实践制造出的尺寸〔外形〕与名义尺寸〔外形〕的差别尺寸偏向外形偏向

3、尺寸偏向的传送和累积

4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法

a、二维手工计算法

基于制造工艺一致性和稳定性比较好的前提下常用的一种方法。它的有效性经过了数理统计的实际分析和消费实际的验证。通常，有极限法和均方根法两种分析方式。

10±0.210±0.210±0.210±0.20.2+0.2+0.2+0.2＝±0.8

4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法

极限叠加法

T=T1+T2+T3+…+Tn

优点：可以完全互换；计算简单。

缺陷：不能思索数据的分布情况，当组成环环数较多时，用这种方法就不适宜，因这时各组成环公差将很小，加工很不经济，所以极值公差普通用于3环以下的尺寸链；对非线性的装配计算结果不够准确。

4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法

均方根法：有效性经过了数理统计的实际分析和消费实际的验证。统计公差是根据概率论的根本原理对尺寸链进展计算的方法，计算用的数学公式，是在概率论根本原理的根底上推导出来的。

10±0.210±0.210±0.210±0.2优点：计算简单；思索了数据分布的情况。缺陷：对非线性的装配计算结果不够准确；不能思索中间值的偏移。

4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法

均方根法：abcdabcd装配5000次

4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法

b、计算机仿真

〔蒙特卡罗法Monte-Carlo〕

4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法

b、计算机仿真

〔蒙特卡罗法Monte-Carlo〕

5、什么是尺寸链？

在车身焊接和附件装配〔机器装配或零件加工过程〕中，由相互衔接的尺寸构成封锁的尺寸组。

环：列入尺寸链的每一个尺寸。

在机加工中，尺寸链是即可计算公差，又可以计算尺寸，但在我们汽车行业，我个人以为尺寸链仅仅只可以做为计算公差的工具。环尺寸链二：尺寸工程任务流程二：尺寸工程任务流程

可以将尺寸工程分为以下几个步骤：

1、DTS验证

外型阶段进展初步的分配计算，画出尺寸链〔运用均方根法手工分析〕，并结合阅历，验证DTS的合理性，确保外型的尺寸性满足工艺要求。

如：A13车型的DTS定义

前期DTS定义的0.5mm的低进量够不够？工艺能否实现？或者说工艺实现需求哪些条件？我们可以根据Benchmark的值作为参考，也可以根据以前车的工艺才干作为参考，但是，我们有没有一种方法可以科学的、简单的分析值定义的能否合理？或者说我们的工艺能不能实现定义值，需求分总成、单件到达什么公差才可以实现？经过计算平度公差并和实际值比较，当公差比实际值小时，那么实际值可行；当公差比实际值大时，那么阐明不可行，需求改动定位、安装、单件公差下，或者直接改动DTS的定义。尺寸链：将尺寸链上的公差带入RSS计算表格计算结果为0.75±0.92，即-0.17～+1.67，不可以满足0.5±0.5的要求，故定义不可行。需求更改DTS，或者更改定位、安装、单件公差。如今A13玻璃经常超出后背门，更改需求花大量的费用和人力，假设前期尺寸工程开展，诸如此类的问题完全可以防止。2、初版RPS的建立：根据阅历制造初版RPS3、三维仿真、尺寸链计算并优化结果：a、数模干涉检查b、装配性检查c、外观性检查〔DTS〕d、功能性检查〔四门两盖密封等〕a、数模干涉检查对车身进展尺寸分析，防止后期出现干涉等问题；设计中看似不干涉的问题，其真实消费中，有些会产生干涉。事例：以A13前大灯和前大灯安装支架举例在设计看来，这个地方的设计没有任何问题，有0.6mm的间隙。但是在实践消费中，这个地方会产生干涉的能够性相当的大。其实，在前期引入尺寸工程，便可以处理这个问题。我们只需在设计阶段计算出L0的公差，再拿过来和0.618比较，就可以防止这个问题的发生。L0b、装配性检查

问题：事例：以A13的水箱横梁安装举例设计的车身上的安装螺栓是M10的螺栓，水箱横梁上的安装孔是φ12.5，有单边1.25mm的间隙。设计完成的时候，我们想知道：水箱横梁安装能否会出现安装不上的问题？假设干涉，将经过改良什么来消除？怎样办？

b、装配性检查

对车身一切的安装孔进展尺寸分析，防止后期出现安装干涉或者安装不便的问题；

经过尺寸链计算，得出公差并和1.25mm的调整量比较。要加大孔径、或者改动设计构造、焊装顺序等。A13在实践装车中，这个部位多数是装配不上的，实践上，就是孔径过小导致的安装干涉，假设在前期可以完好的开展尺寸工程，此类问题大部分是可以防止的。比1.25mm小，那么OK比1.25mm大，那么要加大孔径、或者改动设计构造、焊装顺序等来处理此问题4、根据尺寸链分析结果，编制GD&T：a、车身骨架总成GD&Tb、车身重要分总成GD&T〔如门总成、侧围总成、门内板总成等〕c、冲压件GD&Td、内外饰件GD&T〔只做到采购总成〕e、电器件GD&T〔只做到采购总成〕f、底盘件GD&T〔只做到采购总成〕GD&T是一致的工程言语。GD&T图纸包括以下内容：定义了基准〔孔、型面〕一切要素〔孔、面、边、角度〕的尺寸、公差要求图纸作用：作为一致的工程言语，在主机厂各部门之间，主机厂与供应商之间准确、清楚、全面、有效的传送产品的技术要求和信息，明确了零部件需求到达的尺寸要求，一致了定位系统，同时提供了检测和验收的根据。5、根据GD&T制定丈量方案：a、骨架、分总成、单件丈量点要求b、内外饰、电器、底盘件丈量点要求c、检具、三座标等丈量方案d、编制外观内饰间隙、三座标骨架分总成、冲压件等检查表6、丈量数据分析、统计与调试消费支持，并建立数据库：a、对丈量数据进展分析，得出6σ、cp、cpk值，并和前期分析结果进展比较，更新数据库b、将统计结果输入VSA软件，进展分析，并修正前期编制的文件c、对现场出现的尺寸问题进展跟踪、调查、处理Cp＝公差带/6σ〔过程才干指数〕Cpk＝min〔USL-μ〕/3σ，〔μ-LSL〕/3σ〔有偏移的过程才干指数〕Cp和cpk越大越好普通的，cp〔cpk〕›1.33〔绿色〕1.33›cp〔cpk〕›1.0〔黄色〕1.0›cp〔cpk〕〔红色〕8σ＝99.99％6σ＝99.73％4σ＝95.44％2σ＝68.26％二：尺寸工程任务流程1、缩短尺寸链◆改动车身构造，变重要方向的对接为滑动搭接，最大限制的消除单件公差的累积；◆调整焊装顺序，重要部件尽量最后焊接，缩短尺寸公差的累积；◆改动定位点方式，在需求控制的部位设置定位点，缩短尺寸链；◆变卦安装方式，消除安装方式不良带来的误差。2、减小尺寸链中每环的公差◆提高冲压件的精度；◆提高夹具的精度；◆提高附件的精度。三：减小累积公差的方法1、缩短尺寸链对接滑动搭接改动焊接顺序改动夹具定位2、减小尺寸链中每环的公差±0.5±0.5±0.5±1.5±0.3±0.3±0.3±0.9大多数产品、工艺、质量工程师对缺乏对尺寸工程的正确认识；在设计阶段没有得到足够的注重，主要还是依托后期的调试和整改；在企业内部虽然有尺寸分析科担任尺寸工程任务，但是在流程、体制上还没有明确尺寸工程的作用、位置，没有构成系统管理方式，缺乏和产品开发周期相对应的流程，没有真正起到设计和工艺沟通的桥梁作用；没有将供应商纳入主机厂的尺寸管理体系中来，特别缺乏对内外饰、电器、底盘件的尺寸控制；缺乏阅历，缺乏人才；虽然有先进的计算机辅助软件，但是缺乏熟练运用的人才;在数据统计分析方面没有运用cp、cpk、sigma，而是运用合格率的手段，导致统计手段不科学。四：奇瑞公司尺寸工程现状五、尺寸仿真软件VisVSA任务原理和运用情况引见1、VisVSA软件的任务原理及输入输出条件VisVSA是目前常用的三维尺寸仿真分析软件之一，它经过引入数据模型，输入单件特性、装配顺序及定位系统，模拟装配多台车身模型〔普通模拟5000台车〕，得出±3σ及Cp的值，评价设计能否能满足尺寸规格要求，从而对车身工艺制造才干进展评价。输入条件：

3D数模—设计数据根本上类型为CATIA，需求转化为jt格式

装配流程图—根据工序图卡，模拟真实装配顺序及操作

GD&T—组成车身的冲压件制造公差及夹具等的制造公差、并给定基准

丈量点—可自行定义评价点，用于后期的丈量操作输出信息

仿真结果—可以显示我们需求的±3σ，Cp〔过程才干指数〕、Cpk〔有偏移的过程才干指数〕，数据稳定形状图等；

爆炸图即装配流程图—动画显示车身装配流程；

奉献因子报告—也叫高中低报告，显示影响结果的权重分配；可根据偏向权重分析组成公差的影响要素，经过调整组成公差值来对车身偏向进展控制2、实例验证

以B12车型侧围总成为例，引见VSA的任务原理此例是验证在侧围分总成中，铰链安装孔到侧围定位孔X向偏向能否在±1.0之内。上面图表是2D尺寸链的详细表现方式：L0为所求项即封锁环；L1为铰链安装孔到A柱加强板总成定位孔公差±0.5；L2为A柱加强板总成定位孔到侧围加强板总成定位孔公差±0.5；L3为侧围加强板定位孔到侧围总成定位孔公差±0.5左侧图表为尺寸链的计算：上面显示尺寸链各组成环的详细信息，从图中可以得出±3σ=±0.87VSA软件中各尺寸链主要组成环的公差列表：装配界面模型界面输入信息装配界面为整个侧围总成的特性，可显示夹具信息，装配操作，数据信息，数据特性〔GD&T〕模型界面可将特性可视化，图中可以看出侧围外板的定位系统，定位特性〔包括板件和夹具公差及矢量方向〕公差库中包含一切特性的公差，如销、孔、面、点等

工序图卡为车身装配流程图，上图显示前门铰链安装孔在侧围总成上的焊接流程工序图卡公差库输出信息经过仿真结果可以得到如下结果：尺寸规格：X=9.53±1.0；计算值：±3σ=±0.7；Cp=1.43；离散数据图。左侧的图表显示仿真数据分布的详细信息：除了包含上述信息外，还包括超差率过程仿真结果数据显示奉献因子界面呵斥偏向出现的各组成要素，从中可以看出：侧围外板总成Z向定位，夹具基准面公差占19.52%；侧围外板总成主定位孔与定位销的配合精度占7.53%；铰链安装孔与基准销的配合精度占7.53%；一些装配操作也有一定程度的影响我们在用2D软件计算尺寸链时思索的是影响尺寸链的主要要素，而VSA软件是把一切能够影响尺寸链要素综合在一同经过几千次的模拟，并且思索到了夹角等要素，2D和VSA仿真结果的差别，也在一定程度上阐明了VSA仿真软件分析问题的全面性。此次仿真结果显示偏向在设计要求范围内，假设仿真结果大于设计要求，那么可以从奉献因子报告中提取影响偏向的主要要素，分析特性的定位系统，装配流程，对某些公差也可适当放小侧围总成最后一