摘要：随着消费者对汽车质量要求的不断提高，白车身尺寸作为对整车外观品质、性能都有着重要影响的一项因素，也逐渐受到了各个主机厂的重视。在产品开发过程中，开发者需要根据市场、用户和车辆性能等多方面的需求，制定整车尺寸，再结合尺寸链分析将整车尺寸要求分解到各零部件，制定合理的零部件尺寸及其公差，进而制定白车身工艺、模具工装、检具的开发策略和零件测量计划，对关键的尺寸进行监控和分析，达到稳定控制白车身尺寸的目的。
关键词：汽车白车身；尺寸开发；控制
引言
随着国内经济的迅速发展，人民生活水平普遍提高，汽车保有量稳步提升。汽车厂商为吸引广大消费者眼球，都在积极地对汽车进行更新设计，但大多数的情况是对白车身结构进行改变，其余部件没有太大的改变。白车身制造涉及冲压和焊接工艺，涉及尺寸精度、焊接质量、外观质量控制等，白车身技术水平已经成为衡量车企制造水平的重要标志，车身制造过程复杂，影响因素众多，其中尺寸精度取决于各方面综合因素的共同作用。
1白车身尺寸影响因素
1.1零部件尺寸误差
车身零部件尺寸精度是车辆质量评价的关键因素，钣金单件冲压成型精度、零件焊接拼装位置精度等直接影响车身尺寸精度；同时，车身质量需求中，除对白车身尺寸精度有较高要求外，还对车身覆盖件的外观质量有着很高要求，外钣金件不能出现擦伤、波纹、拉痕、凹凸等外观缺陷问题，钣金单件冲压成型、零件分总成件焊接、零件取放及运输等过程中极易出现扭曲变形等问题，也会导致零件尺寸误差的产生及累积，影响白车身整体尺寸精度。所以实际生产中，外观质量及尺寸精度需同时兼顾，对冲压焊接制造工艺水平的要求较高，也很难实现对实物尺寸精度的定量计算，要在理论分析基础上进行规范化在线测量，无形中增加了尺寸误差解决以及控制的难度系数。在此基础上，白车身门盖件、小附件的零件装配尺寸误差也是影响车身整体尺寸精度一个重要因素，比如车门、翼子板等件装配位置精度误差，会导致白车身各配合件之间的间隙面差也存在较大的偏差。要在深化分析基础上进行有效公差优化分配，合理控制误差的同时确保白车身制造中各零部件尺寸精度较高、装配尺寸偏差较小。
1.2操作过程
虽然近些年自动化生产技术得到了较为广泛的普及，但是在部分生产线上仍然存在着人工岗位，人工操作相对于自动化操作存在着不稳定及不确定的特点，所以在人工操作的生产岗位需要严格实施操作标准化的规定，通过标准化的生产要求能够有效降低人工操作中的不确定性；另一方面，在自动化的车身冲焊、运送流水线操作过程中，也可能会存在各部分零件变形、错位等情况导致尺寸误差的产生，从而对白车身的整体尺寸精度产生影响。
2汽车白车身尺寸开发与控制具体措施
2.1 DTS的制定
初版DTS制定后，需要对其合理性进行校验。制造可行性是实现DTS要求的基础，校验一般按照要求画出尺寸链并进行分析来验证。尺寸链分析一般采用统计公差叠加方法进行分析（特别重要的位置也可以考虑极限值分析方法进行分析），在整车生产过程中针对各项尺寸问题点的验证再重新修正。下面结合实例介绍统计公差叠加分析方法的应用：
尾门与后保的间隙要求及关联零件及尺寸链情况如下图1、图2；
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图1尾门与后保间隙要求
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图2关联零件装配顺序
装配结果后保与尾门配合的Y向间隙、Z向间隙均超差大，数据采集分析6σ值偏大。进一步分析，后保安装支架均为Z向水平面上的Y向长支架结构，安装孔过孔配合，装配时缺定位容易摆动，影响Z向\Y向装配精度，结构定位不稳定，实物生产中难以满足预设的DTS间隙要求，需要优化产品结构及重新设定DTS值范围。优化后重新反复装配采集数据验证，结果不超差，6σ较小。
按照以上举例的校验方式完成车身各项外观DTS的尺寸校验，对于不合理的项进行修正，另外开展数模的干涉校验、功能性校验、装配性校验等，最终形成正式版DTS进行发布。
2.2 CDLS的制定
CDLS设计是尺寸开发前期的关键内容，需要根据整车BOP确定每个子零件的焊接定位，包括基准策略、制造顺序和零件分级等相关内容，用于指导后期的工装开发、GD&T图纸的设计，确保定位基准的一致性。
CDLS的发布需要经过尺寸、产品、工艺、工装充分评估，确保产品定位可靠，不影响焊接，产品能满足所需要的定位面和定位孔，工装能够实现且工装结构较稳定等一系列要求。
2.3 GD&T图的制定及实现
GD&T图纸是制造业普遍应用的工程技术语言，GD&T图纸既是产品要达到的目标定义，也是设计、制造加工、焊接装配等过程的标准，同时是验收产品最终质量的依据。零件的工装制作、工艺安排、检具制造及测量计划也以此为基础，只有整个系统按照统一的基准体系开发才能保证尺寸的稳定生产和测量，所以对于零件的基准体系建立至关重要。零件的基准体系就是要限制零部件的六个空间自由度（X、Y、Z三个方向的移动以及绕三个轴的旋转），如图3，基准体系的建立需要遵循“3-2-1”的原则，使一个刚体的空间位置确定性需要6个定位点。3个定位点确定一个接触面积最大的基准平面，即限定了1个坐标轴方向的位移，2个绕坐标轴的转动；再用构成最长直线段的2个定位点确定第二个基准平面，即限定了第2个坐标轴方向的位移和绕另1个坐标轴的转动；再用1个定位点确定第三个坐标方向，由此零件在空间的位置即确定下来。定位基准确定下来以后，其它要素参照定位基准的尺寸在GD&T图中进行描述。为了实现零部件的GD&T的要求，需要在保证定位基准统一的情况下开发定位块、定位销、检测块、检测销等关键装备。
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图3自由度及定位原则示意
2.4零部件尺寸公差分析与优化分配方法
在白车身制造过程中，零部件尺寸因弹性变形、工装夹具、热变形等出现误差，无法满足性能要求，将尺寸误差有效控制在设定的公差带范围内至关重要，要科学化设置白车身零部件的公差数值。在此过程中，公差数值设置主要体现在两大层面：即公差分析、公差分配。在公差分析方面，围绕白车身最初的外观质量要求，明确封闭环偏差，借助可行的公差分配对策，准确求出各组成环的误差数值，也可以根据已知的组成环尺寸误差数值，准确计算封闭环的误差数值，明确零部件尺寸公差。此外，车身前后门、发动机盖、前后翼子板、前后灯等安装尺寸都是白车身制造中零部件尺寸误差控制的关键点，要在把握白车身功能性能以及各个零部件的装配关系基础上明确应用其中的公差优化分配方法，比如，极值法、概率法，在优化利用过程中尺寸公差分配更加科学化、合理化，为提升白车身各类零部件尺寸精准度提供根本性保障。零部件尺寸公差优化分配中需要综合分析白车身外观质量要求、运行性能、工艺流程等，在分析公差数值的基础上根据白车身制造要求以及尺寸误差具体化特征，对零部件尺寸公差进行合理化分配，防止作用到白车身的各类零部件尺寸公差数值、尺寸精准度超过规定范围。
结语
白车身间隙面差关系着整车感知质量和整车品质，本文结合实例，通过对各个环节的阐述为车身尺寸开发和控制提供的参考，车身尺寸研发和控制是非常复杂的工程，包括产品定义、公差分配、冲焊质量控制、尺寸测量和分析等多个方面。只有做好每一步，才能保证最终的整车精度和质量。
参考文献：
[1]宋晓琳.汽车车身制造工艺学（第二版）.北京理工大学出版社，2006.
[2]马缝时，周暐，刘传冰.六西格玛管理统计指南.中国人民大学出版社，2018.
[3]曹渡，刘永清.汽车尺寸工程技术.机械工业出版社，2017.
论文作者:马德南1,毛小辉2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/18
标签：尺寸论文; 车身论文; 公差论文; 零部件论文; 误差论文; 精度论文; 零件论文; 《基层建设》2019年第28期论文;