白车身制造中尺寸工程的运用研究

周焱

摘要：白车身指的是白车身本体，由车身的加强板、覆盖件、梁柱等多种构件组成。白车身制作过程中尺寸工程的运用，要求相关人员提升设计计算水平，科学确定零配件尺寸。制造白车身的过程，应对尺寸工程的科学原理进行深度剖析。联系车身制造业务实践，把握尺寸工程的实际应用。准确把握尺寸工程总体设计流程的主要步骤，做好尺寸链检定工作，采统计分析法、极值法等方法进行尺寸解析，以有效压缩分配公差至最低限度。并在实例分析中运用尺寸工程的相关技术，对某型号轿车前罩和翼子板装配环节的分配高差进行尺寸分析、完善和调节。

Abstract： The white body is white body ontology， by reinforcing plate of the car body， covering parts， beams， and other artifacts. The use of white body size in the process of production engineering， asked related personnel to enhance the level of design and calculation， science to determine the parts size. The process of manufacturing white body， the size of the response to engineering scientific principles for depth profiling. Contact body manufacturing practice， grasp the size engineering practical application. Accurately size project overall design process of main steps， completes the dimension chain verification work， adopt statistical analysis and method of extremum analytical methods such as size， to effectively compress the allocation of tolerance to a minimum. And in the instance analysis using size engineering related technology， on the front cover of a model of car and the distribution of the fender assembly link elevation difference size analysis， improve and adjust.

關键词：白车身制造;尺寸工程;应用

Key words： white body manufacturing;size engineering;application

中图分类号：U463.82                                   文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2020）23-0124-02

0  引言

白车身即白车身本体，由加装车门、发动机罩、翼子板构成，承载上侧车身的上述构件组合为车身的基本载体。白车身的制作环节牵涉到振动噪声、人机工程、空气动力学、车身造型等多种理论内容。白车身的设计和制造要历经错综复杂的流程和环节，每个制造流程均内含一定偏差。应该增加尺寸工程的精度，消除、降低车身本体存在的偏差，提前明确不同类型的构件的具体尺寸规格。受到工艺约束等因素的影响，制作而成的冲压件无法保障最科学、最恰当的精度。因此，应该提供事先设定好的零部件尺寸和公差，利用尺寸工程保障车身本体的稳定性。从实际运用来看，尺寸工程涵盖公差解析专业软件、用于计算的相关尺寸链等。通过多个步骤的设计和运算，结合当前工艺流程和生产实践的需要，满足车身制作的精确度，从整体上保障车身的稳固性与安全性。

1  尺寸工程概述

在工程设计和加工制造领域中，尺寸工程可以限定车身构件的具体尺寸。就尺寸工程的内涵而言，尺寸工程可有效整合产品工装、零件外形、车身装配、制造的全部流程，具有显著的系统性特征。在日常生产加工的过程中，尺寸工程对不同种类的白车身加工制作进行限定，以消除装配过程中的偏差。它有利于有效解决白车身装配中的常见性干涉，原因是日常制作特定类型的车身时，难以真正除掉隐含的各种偏差。假如发生误差，累积性误差会持续干扰到接下来的装配流程，进而导致装配障碍。

在初期设计环节，尺寸工程可消除零配件尺寸的潜在性偏差，稳妥控制和防范后续装配过程中的一些干扰，真正增强偏差监控、诊断的意识和能力。与此同时，尺寸工程有利于车身优化，对制作加工的各个工艺、流程、步骤进行整合，对系统性公差进行优化。唯有如此，才能有效提升零配件装配的精准度，才能有效缩减耗费的装配周期与总成本。利用尺寸工程大批量制造车身配件是一种系统性工程，它的适用价值将会达到更高层次。因此尺寸工程的合理使用，有利于精准防控更大误差，提升白车身制造过程的精细化、精准化和规范化水平。

2  尺寸工程的关键设计流程

2.1 总体的流程

整体上将尺寸工程分成诸多阶段，初期进行方案拟订、完成车身的详细设计，后期做好测试工作，制成车身后的实际投产。具体来讲尺寸工程要遵循下列流程：

首先，要详细拟订整车的精准尺寸。在此过程中应该有效设定恰当的配合公差。合理限定至关重要而又普遍存在的车身间隙以及表面公差。应该立足于当前的工艺流程、加工能力与制造水准，精确限定目标公差。

其次，设计精准的公差，做好定位基准分析。这个环节的主要目标是建立定位体系，稳妥定位整车与零配件，精确进行定位，合理限定和优化形位公差。描绘相关图纸，在图纸上标注白车身制作环节的精确公差。已明确的公差关系和定位基准，对后期的具体设计和车身制作的夹具具有直接影响。初期设置完成后，汽车构件整体上要满足设计方提供的尺寸精度。

再次，利用仿真软件进行模型建构，对初期设计进行验证。通过仿真检验对各个步骤的装配实际偏差做出准确预判。当然，它可被用来验证和衡量白车身不同部位的具体尺寸状态。并对白车身实施系统化、立体化的调整和完善，额外成本得以减少，对车身潜在的缺陷进行预防和控制。待模型确定后，应该开展样品核查工作。实时监控尺寸的具体波动状况。一旦发生误差，应该随时调整和改善。

最后，通过检测后，对车身制造过程的水平和能力进行统计、分析和评价。从整体上评价整车外观和内侧的焊接质量。从后续阶段来看，应该不断调整初期设置的具体尺寸目标。它也验证了初期设计是调節和完善整车尺寸的重要步骤。

2.2 尺寸链检定

过去人们经常从经验出发设计白车身主体，但是白车身的制作流程中内含多元化、充满不确定性的各种要素。批量生产过程中，易于出现更多数量的损耗。假如确定统一化、规范化的尺寸链，做好公差检定工作，即可将尺寸偏差压缩到最小数值。详细来讲，尺寸链涵盖某一组封闭性的尺寸组合，依据给出来的先后次序进行尺寸排列。就几何特性而言，尺寸链涵盖线性、空间性、平面性三类。根据这些尺寸链的不同特性，又可将其划分为两类链条：封闭环、组成环。在实际测定过程中，累积而成的偏差形成了尺寸链之间的制约关系。人们借此有效调控组成环的精度，使其精度控制在人们可掌控的范围内。

2.3 常见的解析尺寸方法

眼下人们普遍采用极值法或统计法对白车身的尺寸设计进行解析。从比较分析的视角来看，极值法简便、高效等多种优势使其适用在车身多环节的装配中。但是它难以有效适用于精度较低或环数较少的车身装配环节中。相比之下，统计分析法的科学性更显著，它植根于概率论基础。一旦与特定环数相契合，即可把分配公差压缩到最低限度。人们经常采取此类手段对轿车车身的尺寸进行解析。

3  尺寸工程技术在车辆制造中的应用

在实际制造的过程中，以尺寸工程的相关原理解析某型号轿车。选取其前罩和翼子板，对其装配环节的分配高差进行详细分析。假如高差没有处于已经确定的尺寸范围中，应该再次设计和调整高差。在设计尺寸链之前，首先应采取封闭环的解析方式对装配高差的精确性进行解析。翼子板本身的组成环采用固定化的多层焊接方式，对轮廓表面的高差进行解析。然后采取特定软件对前罩等多个构件的尺寸进行调节和完善。白车身各点均形成了针对性的定位，通过计算获得各个方位的具体约束关系，在此基础上对线性关系进行简化。最好将尺寸链构建成线形，输入参数进行验证。通过仿真验算后可将分析出的相关数值结果保存下来。

3.1 影响因子分析

前罩板与翼子板之间的装配高差组成了封闭环。第一，应该深入分析影响组成环的相关因子。观察翼子板可知，其配合处部位的相关面轮廓公差形成了组成环，因为通常固定翼子板的相关装配支架实施多层焊接，所以面轮廓高差的形成在情理之中。第二，探讨影响前罩板的相关因子。可知翼子板与前罩间配合处部位之间的面轮廓高差同样属于组成环。由于前罩板借助铰链连接车身本体，铰链装配面形成的面轮廓公差自然会影响该组成环。

3.2 建立尺寸链

以往的公差设计方式总会受到工程师工作经验、加工能力、计算能力与技术标准的强烈影响。但在汽车制造企业生产制造白车身的过程中，通常存在着数不清的不确定性因素。在大批量制造加工的情况下，假如没有认真衡量此类不确定性因素，势必会导致无法挽回的多种损失。借助尺寸链技术对公差合理性进行分析和检验，将会在很大程度上影响导致偏差的各种因素的作用。

尺寸链是指依据特点次序进行排列、相互之间密切联系的一组封闭尺寸组合。按照链的空间位置和几何特性，可将链划分成空间尺寸链、平面尺寸链、线性尺寸链。尺寸、角度、过盈量被称为尺寸链的环。环涵盖了组成环与封闭环两类。组成环会影响封闭环，封闭环A0与组成环An之间存在着如下的函数关系：A0=f（A1，A2，…，An）。组成环形成的微小增量即各环之间的公差，公差累积到相应程度时，会构成相应的尺寸链关系。因此对组成环本身的精度进行调整，以实现对封闭环的控制。

3.3 公差计算

公差分析软件与尺寸链计算软件中依次输入相关部分的参数，通过统计分析法进开展仿真与计算，然后保存计算仿真的结果。实施结构优化后，前罩与翼子板之间的装配高差处于0.82的浮动范围内，满足精度规定。误差越小车体本身的美观性越好，可以有效削减车体震动、风阻降低。与此同时，汽车行驶过程中的平稳程度与车身封闭性也会更加突出。

4  预期发展

第一，它的柔性装配体通常采取有限元和公差分析相联系的策略，计算效率并不高。三维偏差分析模型要兼顾在线调整、项目返修、均值便宜等相关特殊工艺。

第二，应该深入探讨产品、夹具、检具尺寸领域的数字化匹配封样科技。把处于同一开发阶段、存在一定对应关系的零部件、夹具、总成、分成、检具的尺寸数字，作为关键性的数字样件特征予以保存，把它们当作诸多类型的数字匹配标准进行使用，以指导生产和设计过程的完善。

第三，逐渐与新一代的GPS体系相融合、相适应，可实现在新标准体系的条件下进行三位公差建模与偏差评估工作。进一步完善面向产品整个生命周期的公差设计方法和设计理念。产品数据管理软件和三维造型软件、公差分析软件与产品全生命周期管理软件等应该有机融合，有效集成出新型的系统，推动信息流一致性，使设计部门和生产部门共享相关信息，正确而快速决策。

5  结语

设计及制作白车身的制造设计环节，确需依据尺寸工程原理增加白车身的装配总质量，尽可能保障整车精度。初期设计人员设置白车身的尺寸时，要保障设计精度，立足于此压缩白车身的研发时限。运算优化后，为各个部位与配件配备更精准的尺寸，并实施装配流程。它满足车身工艺制造的尺寸要求。必须将车身设计活动和尺寸工程的知识和原理结合起来，循序渐进提升白车身的设计水平和制作能力，压缩车身零配件和整体性的尺寸偏差。

参考文献：

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