汽车车身功能尺寸的保证是评价汽车功能品质的主要因素之一,在车身开发中如何采用最少成本、最短周期生产出符合车身功能尺寸目的的产品十分重要。因此,相关人员应用尺寸工程技术能够有效控制功能尺寸偏差,结合实际情况,制定符合车身功能品质的方案,进一步保证车身功能符合相关标准规定。
1尺寸工程技术阐述
1.1概念
尺寸工程是基于计算机仿真技术的工程方法、技术手段,被人们称为尺寸管理,是结合相应制造能力的大小,科学合理设计针对性的加工、装配工艺和开发合理的定位、优化分配和制定公差,促进产品符合特定的功能要求,同时借助尺寸链、公差虚拟仿真技术,针对相关尺寸设计、要求开展风险评估和预防的各项活动。汽车行业尺寸工程呈现出时间跨度长、技术接口复杂、需要协调和拉动部门多等特点[1]。
1.2流程
尺寸工程属于一个车身设计、零件制造、装配全过程的尺寸管理活动,全面贯穿到整车尺寸目标制定、定位系统和公差设计、目标检查、尺寸管理,主要包含以下几个环节:①方案:尺寸目标设计,详细分析整车尺寸公差,结合工艺、制造能力合理制定目标公差,同时明确整车内外配合区域的间隙、面差等尺寸公差要求、车身主要结构和性能尺寸要求。②设计:定位基准及公差设计,有效指导和约束工装供应商模夹检具设计,在设计图纸中确定零部件尺寸精度要求。③试制:结合尺寸公差图纸审查会签零部件工装,如夹具、模具和测量方案等。④投产:有效控制整车车身尺寸,有效处理试生产、量产车型综合尺寸问题。
2尺寸工程技术应用过程
2.1模型分析
结合初始目标需求尺寸目标设计模板、工艺制造能力、车间生产状况、时间规划等多个方面,借助三维数模逐件分析不同零件生产过程,尤其是装焊顺序、夹紧点,这个过程需要丰富经验的工艺和尺寸工程师共同参与进行确定,最后输出所有零件的RPS方案、定位基准及公差设计图纸,在这个过程中可能存在部分结构对最终产品尺寸公差产生不良影响,需要相关人员确定是否需要改进和优化结构,及时发现相关问题,填入公司统一问题跟踪表,便于人员查询和持续跟踪。
2.2装配建模
产品数模通过改进之后应用尺寸工程软件定义装配类型、顺序、将上述环节的RPS基准、装夹位置体现在模型中,为不同零件增加相应尺寸、形位公差分布,夹具可以选择虚拟工装进行体现,最后结合尺寸目标设计要求在模型中适当增加测量点,在整个操作过程中,主要应用的数据格式包含轻量化的jt数据,借助专门的转换器获取,能够有效加快模型显示速度和运算速度。
2.3公差仿真分析及调整公差设置
借助软件内部的算法,获得重点位置的尺寸波动情况,借助柱状图、影响因子报告、表格等多种形式获取最终结果。同时,工作人员针对达不到要求的主要位置,合理减小关键影响因子的公差进行重新仿真分析和对比,放大部分影响较小的尺寸公差,参考实际加工水平,针对不能减小的公差,需要和设计人员、销售人员和质量部门人员等进行共同协商,综合考虑是否放松要求、优化结构。最后,工作人员更新定位基准及公差设计图纸,在这个过程中可能会重复多次,获得三维公差仿真优化结果[2]。
2.4偏差测量及质量控制
⑴测点设计主要包含功能和工序测点,前者主要是在零件、总成上设置,充分反映在设计上,进一步保证整车相关功能的测量点。功能测量点的作用主要是为了综合判断零件、总成是否满足公差设计标准,是否能够保证产品功能;后者主要是通过夹具生成、保证尺寸点,相对应夹具上的定位销、定位面的位置。工序测点的主要作用是为了详细分析夹具、装配工艺的精度和稳定状况,便于工装调整。
⑵偏差测量方法主要包含以下几种:①检具、三角间隙尺、样板刀。该种偏差测量方法在冲压单件、小总成中具有良好的适用性,详细对比分析检具的型面、边缘和零件。零件的边缘区域是主要可测区域,针对中央位置普遍应用样板刀进行全面检测,针对孔径、孔位普遍选择检测销合理开展测量工作。
②检测支架、便携式三坐标。该偏差测量方法在单件、多件的全功能检测、厂内总成的检测具有较好的测量效果,呈现出测量范围广泛的特点,同时在实际应用中不会受到检测支架、测量臂自身的制约。
③检测支架与固定式三坐标普遍在全功能检测、厂内总成检测中应用,测量范围受到检测支架、测量臂自身的限制。
⑶偏差诊断方法。车身开发过程中可能会产生一定的偏差,造成实际生产制造获得车身尺寸和设计值之间形成落差。结合车身开发制造的顺序,将造成车身生产偏差的因素主要分成设计、夹具、操作、冲压和焊接偏差。尺寸工程技术在控制车身制造尺寸偏差中具有十分显著的效果,需要具有科学合理车型设计理论值、连接方法,防止夹具设计问题和磨损现象,增强操作和工序管理,全面提高模具设计准确度,确保冲压和焊接工艺合理,进而在车身开发全过程中有效控制尺寸偏差。
⑷质量控制。车身开发过程中需要针对产品制定针对性的质量策划方案,避免出现多种类型的质量问题。结合产品所处的不同环节制定合适的控制计划,应用相应的控制对策,进一步保证车身开发质量。通常情况下,出现车身质量问题的过程中,优先检查夹具,再查冲压件,当冲压件无问题的情况下,再次检查夹具,开展分析工作,浪费大量时间和精力,通常难以解决车身开发中的问题[3]。因此,工作人员可以应用并行的工作方式,在出现车身质量问题的情况下,及时检测冲压件,并通过现场工程师审查焊接现象,及时有效的修整问题零件,同时全面检测焊接总成件,根据零件检测报告,详细分析出现问题的原因,提出针对性、可行性的改进方案,有效控制车身质量。
结束语:尺寸工程为后续模具、工装夹具的设计、制造提供统一标准,通过尺寸工程技术的研究和应用,可有效减少车身开发成本,避免出现车身质量问题,保证车身品质。
参考文献:
[1]田飞. 尺寸工程中移动公差在新车开发中的应用[J]. 现代零部件, 2021, 000(006):44-46.
[2]王宇涛, 马卓. 汽车开发中尺寸工程的实际应用及未来展望[J]. 内燃机与配件, 2021(13):2-2.
[3]杨思源涂雄李军. 尺寸工程在白车身制造过程中的应用[J]. 重庆理工大学学报(自然科学版), 2020, 026(006):18-23.