1、1尺寸工程 在我国汽车制造中的作用蒋国平蒋国平地点：上海现代汽车制造论坛 日期：2019年4月如何运用尺寸工程让整车品质腾飞2l 前身为李鸿章1862年创建的上海洋炮局。l 师夷长技以制夷。l 横跨三个世纪，150年历史。第一任总工程师：马格里（英国）创始人：李鸿章一、历史沿革 p 诞生于洋务运动，扬名于抗日战争，成长于新中国，兴盛于改革开放3重庆研究总院p“五国九地，各有侧重”全球化研发布局二、发展现状4内容提要内容提要二、我国汽车制造技术和竞争力提升的突破口二、我国汽车制造技术和竞争力提升的突破口一、现阶段我国汽车工业的现状与挑战一、现阶段我国汽车工业的现状与挑战三、我国汽车工业如何开展尺
2、寸工程系统工程三、我国汽车工业如何开展尺寸工程系统工程 四、尺寸工程在汽车制造技术中地位与作用四、尺寸工程在汽车制造技术中地位与作用5国内汽车一、现阶段我国汽车工业的现状与挑战国外汽车差距在哪里？VS6 品牌 价值 成本、性能和品质等 制造技术水平、核心技术。一、现阶段我国汽车工业的现状与挑战7 中国汽车工业近10年得到了飞速的发展，已经成为世界第二制造大国，数量上的“强大”，不是汽车强国，没有正真技术核心、没有世界先进制造技术、管理流程、理念与方法，因此、就没有真正自主意义上高端品牌汽车。自主品牌汽车现状主要以下表现:1.1.品牌价值不高、上升幅度与速度慢！品牌价值不高、上升幅度与速度慢！2
3、.2.市场认可度低，处于低端市场认可度低，处于低端 3.3.顾客抱怨问题多，细小问题多。顾客抱怨问题多，细小问题多。4.4.难以有持续、稳定市场占有率和好的口碑。难以有持续、稳定市场占有率和好的口碑。究其原因主要是：1.1.缺乏完善、科学汽车制造流程和管理理念与方法缺乏完善、科学汽车制造流程和管理理念与方法 2.2.汽车制造技术发展较慢汽车制造技术发展较慢 汽车制造技术发展缓慢和落后，尤其在车身精度、装配精度、控制方面技术突破较少。本文从设计阶段到制造阶段，如何运用尺寸工程系统、方法实现车身精度提升，确保整车装配品质，满足各项与精度密切相关的性能（异响、漏水和操作使用），实现高品质汽车。一、现
4、阶段我国汽车工业的现状与挑战8面临的挑战最终造成难以有持续、稳定市场占有率和表现，缺乏持续后续市场竞争力。成本压力大、利润空间小。没有形成产品平台通用化，整个开发周期长，无法快速反映占领有效市场，缺乏市场机会抢占能力品牌价值不高、市场认可度低。上升幅度与速度慢，处于低端，顾客抱怨问题多，细小问题多，细节不完善最严重后果是自主品牌处于低端、市场份额被侵占，变成世界代工厂，没有民族品牌和核心技术。一、现阶段我国汽车工业的现状与挑战9二、我国汽车制造技术和竞争力提升的突破口 研究世界汽车工业历史都会发现一些规律：世界汽车工业已经发展百余年，世界著名的汽车公司都是有“积淀老店”。每一次汽车工业的飞跃都
5、伴随技术大变革！每一次汽车工业的飞跃都伴随管理理念与方法的创新！中国汽车工业虽已发展几十年，但真正进入发展轨道也是最近10来年的事情，真正技术革新与管理方法的更迭更是屈指可数。技术创技术创新与革新与革新新突破口突破口管理理管理理念与方念与方法创新法创新10三、我国汽车工业如何开展尺寸工程系统工程“师夷长技以制夷”1.为什么要开展尺寸工程系统工程尺寸工程注：颜色表示尺寸工程发展成熟度“拿来主义”11无科学设计标准无科学设计标准无切合实际规范无切合实际规范无有效分析方法无有效分析方法尺寸工程内容分散在各个部门尺寸工程内容分散在各个部门各部门负责内容分工不明确各部门负责内容分工不明确没有系统设计流程
6、和闭环管理没有系统设计流程和闭环管理整车尺寸工程设计没有系统整车尺寸工程设计没有系统系统规划缺乏长期性、短视行为系统规划缺乏长期性、短视行为严重严重各专业之间统筹能力差，协同开各专业之间统筹能力差，协同开发和解决问题不强，基本上靠人、发和解决问题不强，基本上靠人、而不是流程、标准和规范而不是流程、标准和规范三、我国汽车工业如何开展尺寸工程系统工程1.为什么要开展尺寸工程系统工程-现状分析12三、我国汽车工业如何开展尺寸工程系统工程 尺寸工程与各专业的关系尺寸工程与各专业的关系2.如何建立尺寸工程系统133.尺寸工程的工作流程 优化 验证验证 设计设计Phase 1Phase 2Phase 3设
7、计阶段设计阶段试制和量产阶段试制和量产阶段三、我国汽车工业如何开展尺寸工程系统工程144.尺寸工程的工作内容DTSDTS（尺寸目标制定）GD&TGD&T（定位及公差设计）虚拟制造虚拟制造（VSA3DCS）GD&MGD&M（测量计划设计）投产阶段尺寸管理投产阶段尺寸管理产品上市产品上市l零部件的检测、过程零部件的检测、过程能力统计评价能力统计评价l自制分总成、白车身自制分总成、白车身焊接总成的检测、过程焊接总成的检测、过程能力评价能力评价l整车内外观尺寸评价整车内外观尺寸评价l PCFPCF、UCFUCF活动、功活动、功能主模型（内外组合检能主模型（内外组合检具）活动具）活动三、我国汽车工业如何
8、开展尺寸工程系统工程154.1整车尺寸目标制定（DTS)DTS:DTS:，侧重在整车内、外观匹配区域的间隙、面差尺寸目标及外观美学要求，并侧重在整车内、外观匹配区域的间隙、面差尺寸目标及外观美学要求，并根据工艺、制造能力制定整车尺寸公差目标。根据工艺、制造能力制定整车尺寸公差目标。16广义广义DTS-DTS-设计的品质目标设计的品质目标车身作为各系统的承载主体，其质量目标除了外观和内饰间隙面差要求外还应包括底盘，电器，动力系统和各功能附件等的装配要求，以及各系统正常工作的尺寸保证；尺寸工程需要根据各系统的需求为白车身相关区域指定目标，并通过对单件，分总成和总成的层层监控实现该目标；与尺寸功能相
9、关的性能目标通常可分为以下几类：外观（尺寸）质量装配性 密封性操作性行驶性能法规/安全等狭义狭义DTS总装工艺性，如换挡操纵总成装配困难车门密封间隙控制，某些区域贴合间隙过大车门开启困难行驶跑偏问题4.1整车尺寸目标制定（DTS)17性能目标DTS目标广义广义DTS-DTS-品质目标品质目标性能质量外观质量外观质量 保证外观间隙面差的设计要求保证零部件，总成的装配性保证底盘，电器，动力总成等零部件的装配精度车身质量品质目标根本重点4.1整车尺寸目标制定（DTS)18DTS与各项工作关系图：设计Building测量Checking4.1整车尺寸目标制定（DTS)19基于基于DTSDTS目标的公差
10、设计流程目标的公差设计流程Aesthetic and functional dimensions identification外观和功能尺寸的确定外观和功能尺寸的确定Objectives definition 目标定义目标定义Tolerance stack-up analysis 尺寸链公差分析尺寸链公差分析Check with objectives目标检查目标检查Tolerance value agreement 公差公差值值通通过过Tolerance stack-up updating公差尺寸链更新公差尺寸链更新Corrective actions definition on produc
11、t or process(Team work)产品或工艺改正（协同工作）产品或工艺改正（协同工作）Comparison with objectives与目标比较与目标比较Economic verification经济性确认经济性确认OKNOKGreen flag for Updating scheme and further activities绿绿旗用于更新旗用于更新计计划和划和进进一步的行一步的行为为Section Nominal ObjectiveCalculated AgreeedA#ToleranceSection NominalObjectiveCalulatedAgreedA#T
12、oleranceG&F schemeInternal G&F schemeEconomic verification needed to check if benefits from corrective actions justify costs经济经济性确性确认认是用来是用来检查检查改改进进方案的花方案的花费费是否是否值值得得Section Nominal ObjectiveCalculated AgreeedA#ToleranceNote:OEM Scope Engineering Supplier Scope Team Work NOKOK4.1整车尺寸目标制定（DTS)20全称是全称
13、是G Geometryeometry Dimension And Tolerance,Dimension And Tolerance,即即。GD&TGD&T图纸是产品尺寸公差设计部门对于汽车零部件制定的具体制造公差图纸是产品尺寸公差设计部门对于汽车零部件制定的具体制造公差要求，要求，。在在GD&TGD&T图纸中明确规定零部件的制造精度要求。图纸中明确规定零部件的制造精度要求。4.2 定位及公差（GD&T)21制造制造（MCP）RPS是焊装夹具和总装装配的定位点信息；RPS定义需要参考焊装和总装的工艺需求。RPS定义需要参考零件上各个特征的功能测量测量(MLP或或PLP)RPS 同时也是检具和C
14、MM测量的定位点和基准点信息；RPS需要根据零件的几何形状制定RPS需要参考零件的冲压特征制定定位系统定位系统Locating Scheme基准一致性基准一致性RPS信息需要与设计，冲压，焊装，总装以及质量部门共享 定位系统：这种统一的定位系统欧洲通常称为RPS（Reference points system），而美国通常称为CDLS（Common datum locating system）。下面将定位系统简称为RPS。4.2 定位及公差（GD&T)22总成公差总成公差 公差设计公差设计各级单件，总成，部件的公差设计首先需要满足整车DTS目标和性能目标；按照自下而上的方式累积到整车，然后与各
15、目标值进行对比确认；对于超标的公差，根据具体情况通过产品和工艺改进进行协调，或者修改目标值。白车身公差白车身公差焊接分总成公差焊接分总成公差冲压零件公差冲压零件公差DTS目标目标Text总成公差总成公差饰件公差饰件公差装配公差装配公差性能件公差性能件公差性能目标性能目标Text装配公差装配公差验证验证验证验证4.2 定位及公差（GD&T)23零件定义公差的方法从环境分析到公差设定 A 美学性/外观 B 装配性/工艺 C 密封性 D 功能性/操作 E 行驶性 F 安全性/法规 G 舒适性/人机工程 明确环境件的构成 确定不同环境件之间不同的关系 确定目标和不同环境件之间的功能要求公差值公差值功能
16、分析功能分析环境分析环境分析公差表达公差表达 相对基准系统 公差的类型（公差带的形状）特征（孔/面/边）起始/结束位置 基础公差 进一步要求/复合公差 特殊公差4.2 定位及公差（GD&T)24总成的公差设计总成的公差设计因为焊接MCP的不同以及装配顺序的影响，焊接总成的公差不能通过经验制订，而需要通过公差累积计算制订。目前有两种尺寸链累积计算方法：2D尺寸链计算3D仿真分析2D方法主要用于白车身分总成，总成公差指定，是公差设计的主要方法。核心是方和根计算；3D方法主要用于某些区域的专项分析，尤其适用于形状复杂，多条链环的局部区域。如前大灯区域等。核心蒙特卡洛方法。但无论哪种方法，其分析的思路
17、是相同的，都需要有：每个零件的定位系统分析；相邻零件总成的装配顺序分析；1.零件搭接关系分析；4.2 定位及公差（GD&T)25虚拟制造虚拟制造(公差分析公差分析)的意义的意义:-能够在设计阶段判断装配误差，而不是在生产阶段-能够优化结构设计及工艺设计优化结构设计及工艺设计从而大量节约成本、减少缺陷-能够基于一个真实的虚拟原型识别出关键的尺寸特征-可以减少盲目的追求零部件精度来提高车身精度4.3 公差计算及分析262D2D尺寸链计算尺寸链计算v 2D尺寸链累积计算常制作成模板，分为图示和计算区域，便于分析和管理4.3 公差计算及分析2D尺寸链与3D仿真计算比较优点优点缺点缺点适用条件适用条件2
18、D尺寸链计算方便快捷；对软硬件需求小；对数据依赖程度低圆形公差带，角度的影响使得某些情况下计算精度较低；复杂区域计算更多需要经验主要适用于DTS验证；分总成，总成的测量公差设计；项目支持和方案选择3D仿真计算计算精度较高；可用于复杂区域的公差计算建模时间较长；对数据依赖性强；对软硬件依赖强主要适用于某些区域的专题分析；也可用于分总成，总成的测量公差设计4.3 公差计算及分析28测量计划包括测量计划包括:-测量方案（检具、三坐标和在线检测等）-检测成绩表-测量系统可靠性等4.4 测量系统设计29测量计划测量计划测量计划主要是指测点布置图（GD&M）和测量工艺卡 测点布置图（GD&M）的内容包含在
19、GD&T图中，因此不需要另外定义检具的定位系统，这种情况下测量工艺卡可以由供应商根据GD&T制订；测点布置图的内容可以直接体现在测量工艺卡中用于调试测量和监控测量，这种情况下测量工艺卡须由尺寸工程负责制订。测量计划中需包括：测量类型 基准体系（定位系统和坐标系）统一的测点编号 测点坐标值 理论公差值（可含在GD&T图中）常用的评价指标：单件：合格率、稳定性，IQG，IQV、极值等 工序能力：重复性，ICM，Cp，Cpk 等4.4 测量系统设计30测量点类型：可分为工序测点，外观测点，功能测点三类；翼子板和前罩安装点工序定位点外观面差/间隙测量点直线直线曲线曲线平面平面 v 测量点的选取要根据被
20、测要素的尺寸及形状决定v 测量点应该是为了保证监控零件几何尺寸精度的前提下尽量少-测量点应当覆盖检查零件的所有测量要素-这些被选取的点不应离基准很近v 实际监控时不会测量所有的测点4.4 测量系统设计31测量工艺卡（成绩表）测量工艺卡需要完全反映零件及总成的定位系统，测点图及测量方法（检具、测量支架）在样件调试的整个阶段中，零件全尺寸检测（环节极限点、贴合表面、体积、孔等）。大批量之后，零件的检测将逐渐变少（关重检测），仅用于日常监控。测量工艺卡的使用通常分为两个阶段:根据零件自身检测根据零件自身检测 在自由状态下进行检测，以加大应力的消除。用支撑点/压头进行检测，用以确定工艺的其他部分。1根
21、据零件的最终状态检测根据零件的最终状态检测 零件装配时的定位系统 零件在车身上的状态 GD&T中定义的局部检测基准24.4 测量系统设计32冲压件冲压件的公差冲压厂商制作冲压厂商使用冲压件的测量工艺卡白车身、焊接总成测量需要表达焊接总成测量工艺卡整车、内外饰件内外饰件的公差内外饰件的测量工艺卡供应商制作供应商使用尺寸工程负责制作或由尺寸工程定义测点由供应商制作测量部门使用测量工艺卡的制订和使用4.4 测量系统设计33测点布置图及测量工艺卡实例GD&M测量工艺卡测量工艺卡4.4 测量系统设计34 试生产阶段及量产后的尺寸工程活动：试生产阶段及量产后的尺寸工程活动：u 零部件的检测、过程能力统计评
22、价u 自制分总成、白车身焊接总成的检测、过程能力评价u 整车内外观尺寸评价u PCF、UCF活动、功能主模型（内外组合检具）活动u 综合尺寸公差问题分析4.4 投产阶段尺寸管理35功能尺寸功能尺寸功能尺寸可分为两部分内容：白车身功能尺寸零部件及总成功能尺寸翼子板安装开档尺寸副车架安装点相对尺寸后背门安装开档尺寸尾灯安装点功能尺寸座椅安装功能尺寸玻璃升降器安装尺寸4.4 投产阶段尺寸管理36功能尺寸功能尺寸又可分为两个问题：可测量的距离（如孔的位置度）作用尺寸（如孔的名义值）第一项内容通常是测量计划的一部分用于监控；第二项内容是由尺寸工程分析用以支持产品和工艺的设计。两项内容是相互联系的。对于某
23、些通用的功能尺寸可以制订成标准化文件参照执行；对于特殊区域或关重零部件的功能尺寸需要做针对性分析；功能尺寸也需要使用尺寸链累积计算方法或3D仿真方法进行分析4.4 投产阶段尺寸管理37功能尺寸功能尺寸可测量的距离-白车身功能尺寸 需要保证的孔或面的位置度 需要保证的相对尺寸白车身功能尺寸是白车身测量计划的重要部分，也是决定白车身几何质量是否合格的重要因素，通过三坐标测量和相应的验收指标指导焊装调试过程。4.4 投产阶段尺寸管理384.4 投产阶段尺寸管理闭环管理(PDCA)39几何质量目标几何质量目标广义DTS实现整车品质腾飞实现整车品质腾飞四、尺寸工程在汽车制造技术中地位与作用四、尺寸工程在汽车制造技术中地位与作用40尺寸工程将是我国汽车制造技术的一次变革尺寸工程是庞大汽车研发制造全过程尺寸工程是庞大汽车研发制造全过程系统工程系统工程尺寸工程更是一项的管理思想活动尺寸工程更是一项的管理思想活动四、尺寸工程在汽车制造技术中地位与作用四、尺寸工程在汽车制造技术中地位与作用41公司机密 注意保密中国汽车行天下
