1、1 1创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute尺寸工程概述规划院工艺技术部：吴冠群2009年7月2 2创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute 目目 录录一、尺寸工程概述一、尺寸工程概述二、尺寸工程工作流程二、尺寸工程工作流程三、减小累积公差的方法三、减小累积公差的方法四、奇瑞公司尺寸工程的现状四、奇瑞公司尺寸工程的现状五、尺寸仿真软件五、尺寸仿真软件VisVSAVisVSA工作原理和
2、应用情况介绍工作原理和应用情况介绍3 3创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute一：尺寸工程概述一：尺寸工程概述4 4创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute1、什么是尺寸工程？、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。 尺寸工程是通过控制制造偏差和优化设计来提高产品尺寸质量和减低产品生产成本的一种手段。 从产品研发早期介入一直到量产，通过执行一套完整、系统、严
3、谨、科学、操作性强的工作流程，达到降低研发成本，缩短开发周期，完成产品设定目标，提高产品竞争力的目的。 尺寸工程确保产品的：a、功能（舒适性、安全性、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工作尤为重要。 尺寸尺寸工程是通过产品设计前期的尺寸工作介入，来解决、规避、或者最大限度工程是通过产品设计前期的尺寸工作介入，来解决、规避、或者最大限度的减小产品功能、装配、外观的问题，并通过工业化过程中的数据分析、总结来修的减小产品功能、装配、外观的问题，并通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。正前期分析，并建立
4、数据库，供下一车型适用。5 5创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute产品设计尺寸工程结构分析工艺/生产质量控制尺寸工程是连接产品设计和工艺生产、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，制定出统一的工程语言GD&T、测量点计划，为工艺生产、质量控制提供依据；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行分析，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6 6创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计
5、计 院院Engineering Planning and Design Institute2 2、什么是偏差？、什么是偏差？实际制造出的尺寸（形状）与名义尺寸（形状）的差异 尺寸偏差尺寸偏差 形状偏差形状偏差7 7创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute3、尺寸偏差的传递和累积、尺寸偏差的传递和累积8 8创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute4 4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，
6、三种方法、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理论分析和生产实践的验证。通常，有极限法和均方根法两种分析方式。9 9创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute100.2100.2100.2100.20.2+0.2+0.2+0.20.84 4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法、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；
7、计算简单。缺点：不能考虑数据的分布情况，当组成环环数较多时，用这种方法就不合适，因这时各组成环公差将很小，加工很不经济，所以极值公差一般用于3环以下的尺寸链；对非线性的装配计算结果不够精确。1010创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute4 4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法、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理论分析和生产实践的验证。统计公差是根据概率论的基本原理对尺寸链进行计算的方法，计算用的数学公式，是在概率论基本原理的基础上推导出
8、来的。100.2100.2100.2100.2优点：计算简单；考虑了数据分布的情况。缺点：对非线性的装配计算结果不够精确；不能考虑中间值的偏移。1111创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute4 4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法均方根法：1212创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Instituteabcdabcd装配5000次4 4、尺寸公
9、差累积的计算方法：两种方式，三种方法、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）1313创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute4 4、尺寸公差累积的计算方法：两种方式，三种方法、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）1414创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute5 5、什么是
10、尺寸链？、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，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组。 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，我个人认为尺寸链仅仅只可以做为计算公差的工具。1515创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute环尺寸链1616创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute二：尺寸工程工作流程二：尺寸
11、工程工作流程1717创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute二：尺寸工程工作流程二：尺寸工程工作流程可以将尺寸工程分为以下几个步骤：可以将尺寸工程分为以下几个步骤：1、DTS验证 造型阶段进行初步的分配计算，画出尺寸链（使用均方根法手工分析），并结合经验，验证DTS的合理性，确保造型的尺寸性满足工艺要求。如：A13车型的DTS定义1818创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute前期DT
12、S定义的0.5mm的低进量够不够？工艺能否实现？或者说工艺实现需要哪些条件？我们可以根据Benchmark的值作为参考，也可以根据以前车的工艺能力作为参考，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是否合理？或者说我们的工艺能不能实现定义值，需要分总成、单件达到什么公差才可以实现？1919创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute通过计算平度公差并和理论值比较，当公差比理论值小时，则理论值可行；当公差比理论值大时，则说明不可行，需要改变定位、安装、单件公差下，或者直接改变DTS的
13、定义。尺寸链：尺寸链：2020创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute将尺寸链上的公差带入RSS计算表格2121创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute计算结果为0.750.92，即-0.17+1.67，不能够满足0.50.5的要求，故定义不可行。需要更改DTS，或者更改定位、安装、单件公差。现在A13玻璃经常超出后背门，更改需要花大量的费用和人力，如果前期尺寸工程开展，诸如此类的问题
14、完全可以避免。2222创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute2、初版RPS的建立：根据经验制作初版RPS2323创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute3、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）2424创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning
15、 and Design Institutea a、数模干涉检查、数模干涉检查对车身进行尺寸分析，避免后期出现干涉等问题；设计中看似不干涉的问题，其实在生产中，有些会产生干涉。事例：以A13前大灯和前大灯安装支架举例2525创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute在设计看来，这个地方的设计没有任何问题，有0.6mm的间隙。但是在实际生产中，这个地方会产生干涉的可能性相当的大。其实，在前期引入尺寸工程，便可以解决这个问题。2626创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院
16、Engineering Planning and Design Institute我们只要在设计阶段计算出L0的公差，再拿过来和0.618比较，就可以避免这个问题的发生。L02727创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Instituteb、装配性检查、装配性检查问题：问题：2828创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute事例：以事例：以A13A13的水箱横梁安装举例的水箱横梁安装举例设计的车身上的安
17、装螺栓是M10的螺栓，水箱横梁上的安装孔是12.5，有单边1.25mm的间隙。设计完成的时候，我们想知道：水箱横梁安装是否会出现安装不上的问题？如果干涉，将通过改进什么来消除？怎么办？b、装配性检查、装配性检查对车身所有的安装孔进行尺寸分析，避免后期出现安装干涉或者安装不便的问题；2929创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute通过尺寸链计算，得出公差并和1.25mm的调整量比较。要加大孔径、或者改变设计结构、焊装顺序等。A13A13在实际装车中，这个部位多数是装配不上的，在实际装车中，这
18、个部位多数是装配不上的，实际上，就是孔径过小导致的安装干涉，如果在实际上，就是孔径过小导致的安装干涉，如果在前期可以完整的开展尺寸工程，此类问题大部分前期可以完整的开展尺寸工程，此类问题大部分是可以避免的。是可以避免的。比1.25mm小，则OK比1.25mm大，则要加大孔径、或者改变设计结构、焊装顺序等来解决此问题3030创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute4 4、根据尺寸链分析结果，编制、根据尺寸链分析结果，编制GD&TGD&T：a、车身骨架总成GD&Tb、车身重要分总成GD&T（如
19、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&TGD&T是统一的工程语言。是统一的工程语言。3131创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design InstituteGD&T图纸包括以下内容： 定义了基准（孔、型面） 所有要素（孔、面、边、角度）的尺寸、公差要求图纸作用： 作为统一的工程语言，在主机厂各部门之间，主机厂与供应商之间准确、清楚、全面、有效的传递产品的技术要求和信息，明确了零部件需
20、要达到的尺寸要求，统一了定位系统，同时提供了检测和验收的依据。3232创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute5 5、根据、根据GD&TGD&T制定测量计划：制定测量计划：a、骨架、分总成、单件测量点要求b、内外饰、电器、底盘件测量点要求c、检具、三座标等测量方案d、编制外观内饰间隙、三座标骨架分总成、冲压件等检查表3333创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute6 6、测量数据分析、
21、统计与调试生产支持，并建立数据库：测量数据分析、统计与调试生产支持，并建立数据库：a、对测量数据进行分析，得出6、cp、cpk值，并和前期分析结果进行比较，更新数据库b、将统计结果输入VSA软件，进行分析，并修改前期编制的文件c、对现场出现的尺寸问题进行跟踪、调查、解决Cp公差带/ 6 （过程能力指数）Cpkmin （USL-）/3， （- LSL）/ 3（有偏移的过程能力指数）Cp和cpk越大越好一般的，cp（cpk） 1.33（绿色） 1.33 cp（cpk） 1.0（黄色） 1.0 cp（cpk）（红色）899.99699.73495.44268.263434创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁
22、 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute二：尺寸工程工作流程二：尺寸工程工作流程3535创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute1、缩短尺寸链 改变车身结构，变重要方向的对接为滑动搭接，最大限度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； 改变定位点形式，在需要控制的部位设置定位点，缩短尺寸链； 变更安装形式，消除安装形式不良带来的误差。2、减小尺寸链中每环的公差 提高冲压件的
23、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三：减小累积公差的方法3636创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute1、缩短尺寸链对接滑动搭接改变焊接顺序改变夹具定位3737创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute2、减小尺寸链中每环的公差0.50.50.50.50.50.51.51.50.30.30.30.30.30.30.90.93838创新 敬业 诚信 勤俭 廉
24、洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute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重视，主要还是依靠后期的调试和整改；在企业内部虽然有尺寸分析科担任尺寸工程工作，但是在流程、体制上还没有明确尺寸工程的作用、地位，没有形成系统管理模式，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；缺乏经验，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
25、应用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四：奇瑞公司尺寸工程现状3939创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute五、五、1、VisVSA软件的工作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，它通过引入数据模型，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（一般模拟5000台车），得出3及Cp的值，评估设计是否能满足尺寸规格要求，从而对车身工艺制造能力进行评价。输入条件： 3D数模设计数据基本上类型为
26、CATIA，需要转化为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 测量点可自行定义评价点，用于后期的测量操作4040创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute输出信息 仿真结果可以显示我们需要的3 ，Cp（过程能力指数）、Cpk（有偏移的过程能力指数），数据稳定状态图等； 爆炸图即装配流程图动画显示车身装配流程； 贡献因子报告也叫高中低报告，显示影响结果的权重分配；可根据偏差权重分析组成公差的影响因素，通过调整组成
27、公差值来对车身偏差进行控制4141创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute2、实例验证 以B12车型侧围总成为例，介绍VSA的工作原理 此例是验证在侧围分总成中，铰链安装孔到侧围定位孔X向偏差是否在1.0之内。4242创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute上面图表是2D尺寸链的具体表现形式：L0为所求项即封闭环；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
28、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 3= 0.874343创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design InstituteVSA软件中各尺寸链主要组成环的公差列表：4444创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute装配界面装配界面模型界面模型界面输入信息输入信息装配界面为整个侧围总成
29、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）4545创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute 公差库中包含所有特性的公差，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工序图卡公差库公差库4646创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design I
30、nstitute输出信息输出信息 通过仿真结果可以得到如下结果：1. 尺寸规格：X = 9.53 1.0 ；2. 计算值： 3= 0.7；3. Cp = 1.43；4. 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过程仿真结果数据显示4747创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute贡献因子界面贡献因子界面 造成偏差出现的各组成要素，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
31、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软件计算尺寸链时考虑的是影响尺寸链的主要因素，而VSA软件是把所有可能影响尺寸链因素综合在一起通过几千次的模拟，并且考虑到了夹角等因素，2D和VSA仿真结果的差异，也在一定程度上说明了VSA仿真软件分析问题的全面性。 此次仿真结果显示偏差在设计要求范围内，若仿真结果大于设计要求，则可以从贡献因子报告中提取影响偏差的主要因素，分析特性的定位系统，装配流程，对某些公差也可适当放小4848创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planni
32、ng and Design Institute 侧围总成最后一层的爆炸，可以继续至第一层装配，通过此种动画显示，可验证其装配是否与焊接流程一致，同时也可以对其进行装配上的分析。爆炸图爆炸图4949创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute3 3、VisVSAVisVSA软件的其它功能软件的其它功能GD&T可用多种3D特征建立模型特性：如轴、(圆或长) 孔、平面、点、销、成组特征等。可以模拟各类公差、复合公差、尺寸公差，也可应用MMC（最大实体原则） 、 LMC（最小实体原则）条件等公差库能使
33、用公差库来连接和管理模型中所有的特征（装配、定位、测量等），便于模型更新、复制、移植，以利于公差经验的积累、管理、和共享。测量多种偏差测量包括单点、点到点、点到面线、间隙和阶差、角度、虚拟直径和干涉间隙、以及力的测量。支持静态、动态、和绝对值测量矢量。报告功能具备综合全面的报告功能。可以在单个报告中分析、分类整个系统的测量结果。能够将结果已XML形式输出方便客户化报告。模型可移植性可以输入输出分总成模型。便于组合建模、团队协作和快速仿真。5050创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute小结：小结： 从以上分析可以看出VisVSA软件是一种动态的虚拟模型分析技术，在概念设计阶段即可通过输入真实可靠的边界条件，近似模拟焊接装配过程，对整车偏差控制进行全面且直观的分析，优化设计和工艺方案，提出后续工艺制造中问题的解决方案，从而帮助缩短产品的开发周期及控制产品成本。三维仿真分析技术和VSA软件的应用是尺寸同步工程中公差控制、尺寸管理的强大武器，为尺寸分析工作及验证工作提供强有力的保证。5151创新 敬业 诚信 勤俭 廉洁 和谐 规规 划划 设设 计计 院院Engineering Planning and Design Institute
