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摘要：制造白车身需要经过复杂的多个步骤，各个制造流程都隐含了某种偏差。为了提升精度并且缩减车身本体的偏差，就有必要预先拟定各类构件的尺寸规格。制造白车身时用到的尺寸工程可以配置最合适的零配件尺寸，优化设计计算。本文对尺寸工程在白车身制造过程中的应用进行分析研究。
关键词：尺寸工程；白车身；制造；应用
1、引言
白车身（车身本体）由梁、支柱及加强板等车身结构件和车身覆盖件组合而成，包括翼子板、车门、发动机罩和行李箱盖等部件，它是车身内外装件和电子电气附件的装载基体，是极其重要的总成。白车身制造所涉及的学科领域众多，包括人机工程、造型设计、空气动力学和振动噪声等，研究难度很大。白车身制造成本占整车的40%～60%，通常由300～500多个具有复杂空间曲面的薄板冲压而成，经过近百个焊接工位在生产线上大批量、快节奏地焊装，其中装夹定位点有1700～2500个，焊点更是多达4000～5000个。白车身复杂的曲面结构涉及到各种偏差，分为设计偏差、零部件制造偏差与装配过程偏差，这些偏差会直接影响车身的质量，进而影响整车的外观、性能，甚至可能引发安全问题。因此，提高车身制造精度已成为汽车企业亟待解决的重要任务之一。
2、尺寸工程的内涵
在工程领域内，尺寸工程被看作新概念，用于限定车身构件的尺寸。从根本内涵来看，尺寸工程整合了零件外形、产品的工装、制造及装配车身的整体流程，这种工程因而表现为系统性。日常的生产中，尺寸工程可用于限定各类型白车身制作，杜绝了装配时的偏差。对于常见性的装配干涉，也可有效予以解决。这是由于，常规制作某一类车身的过程中，都很难彻底摒除隐含的偏差。如果出现误差，那么累积性的误差将会干扰至后续的装配流程，造成装配障碍。
初期在设计时，尺寸工程就杜绝了潜在性的零配件尺寸偏差。这样做，妥善防控了后续装配时的干扰，从根本上提升了诊断及监控偏差的能力。同时，尺寸工程还可用作优化车身，它整合了各步骤内的制作工艺。优化了系统性的公差，这种基础上提升了装配零配件的精准度，缩减了耗费的总成本及装配周期。针对于批量较大的车身配件制造，这种工程更体现为高层次的适用价值。
3、尺寸工程流程
3.1尺寸工程流程介绍
尺寸工程贯穿于产品方案阶段、设计阶段、试制阶段和投产阶段等各过程，主要包括整车尺寸目标制定、定位基准设计、公差设计、公差分析、目标检查、测量计划制定以及尺寸管理等。
（1）整车尺寸目标制定（DTS）侧重研究整车内外尺寸配合公差，负责关键间隙、面差以及通用公差、功能性要求等的制定，并根据工艺、制造能力制定目标公差。（2）设计细化的公差并且定位基准。在这个步骤内，设计目的即为构建定位体系。针对于零配件及整车，都要妥善予以定位，设定形位公差。需要描绘图纸，在图纸上显示出制作白车身的精确公差。定位基准及选定的公差关系到后期设计及制作车身的夹具。经过初期的设置，汽车构件大致符合了给出来的尺寸精度。（3）通过公差仿真分析软件检查初步设计的模型，判断装配的误差，识别关键尺寸特征，从而减少零部件成本及缺陷。（4）确定了模型后，即可着手去核查样品。针对于尺寸的波动，需要实时予以监控。一旦测出误差，就要及时整改。（5）对零部件进行检测、过程能力统计评价、白车身焊接总成检测和整车内外观尺寸评价等。
3.2尺寸链的检定
在以往设计时，常常倾向于凭借经验。然而，制作白车身的流程中隐含了不可确定的多样要素。如果批量生产，很易增添额外的更多损耗。若能构建必要的尺寸链用来检定公差，即可缩减至最小数值的尺寸偏差。具体而言，尺寸链包含了封闭性的某一组尺寸组合，依照给出来的次序来排列尺寸。从几何特性来看，尺寸链包含了平面性的、空间性及线性这样的三类。依照不同的特性，尺寸链又可分成组成环及封闭环的两类链条。具体在测定时，累积起来的偏差构成了尺寸链的制约关系。针对于组成环，可调控它的精度，把这种精度限制于可掌控范围中。
3.3尺寸工程常用分析法
目前，尺寸工程中比较常用的技术有极值法和统计分析法。
（1）极值法
基本公式为：
T0=T1+T2+T3
式中：T0为封闭环公差；T1、T2、T3為组成环公差。
此方法简单高效，而且在装配技术低时也适用，但只用于封闭环精度低或组成环数目少的情况，否则会增加制造难度和生产成本。汽车制造中常常要求精度较高，所以极值法不适用于轿车公差分配。
（2）统计分析法
基本公式为：
X■
式中：X为总公差；M、N为部件公差。
此方法以概率论为基础，计算科学，在组成环环数较多的大批量生产中优势明显。当达到一定环数时，每个组成环分配到的公差很小，甚至几乎能实现完全互换。不足之处是当组成环不是正态分布时准确度会下降，不过在实际生产中，绝大多数零部件符合正态分布。因此在轿车尺寸工程平面计算中普遍使用统计分析法。
4、选取应用的实例
在具体制造时，选取了某型号轿车，运用尺寸工程来解析。选取了白车身的翼子板及前罩这两个部分，具体解析了装配步骤中的分配高差。若高差没能限制于给定范围内，则需重设高差并且再次调整。在确定尺寸链时，先要解析精确的装配高差，对此选用了封闭环的解析方式。例如，翼子板构成了组成环，可选取多层焊接的固定方式，由此解析了轮廓表面的高差。
经过详尽的解析，选用特定软件用来调控前罩等的构件尺寸。白车身各点都配备了不同定位，计算可得不同方位的约束关系，这种基础上再去简化线性关系。尺寸链最好构建为线形，输入参数而后再次予以验证。经过仿真验算，即可保存分析得出的数值结果。
5、结束语
应用尺寸工程技术控制白车身设计精度和制造装配质量，特别是将功能尺寸上溯到产品设计阶段，可以有效提高制造精度，缩短开发周期。通过对开发过程中白车身零部件尺寸链进行合理的计算分析，并优化结构和工艺装配，能保证在制造阶段达到预定的质量要求。所以，对汽车工程部门来说，将尺寸工程这一理念应用到车型研发及生产过程中具有实际的指导意义。
参考文献：
[1]基于功能尺寸的车身尺寸质量控制[J].陈曦，褚学宁.科技创新导报.2014（06）.
[2]基于尺寸工程的后背门与侧围面差研究[J].舒帮富.汽车工艺与材料.2015（01）.
（作者单位：大连辽机路航特种车制造有限公司）
关键词：尺寸工程；白车身；制造；应用
1、引言
白车身（车身本体）由梁、支柱及加强板等车身结构件和车身覆盖件组合而成，包括翼子板、车门、发动机罩和行李箱盖等部件，它是车身内外装件和电子电气附件的装载基体，是极其重要的总成。白车身制造所涉及的学科领域众多，包括人机工程、造型设计、空气动力学和振动噪声等，研究难度很大。白车身制造成本占整车的40%～60%，通常由300～500多个具有复杂空间曲面的薄板冲压而成，经过近百个焊接工位在生产线上大批量、快节奏地焊装，其中装夹定位点有1700～2500个，焊点更是多达4000～5000个。白车身复杂的曲面结构涉及到各种偏差，分为设计偏差、零部件制造偏差与装配过程偏差，这些偏差会直接影响车身的质量，进而影响整车的外观、性能，甚至可能引发安全问题。因此，提高车身制造精度已成为汽车企业亟待解决的重要任务之一。
2、尺寸工程的内涵
在工程领域内，尺寸工程被看作新概念，用于限定车身构件的尺寸。从根本内涵来看，尺寸工程整合了零件外形、产品的工装、制造及装配车身的整体流程，这种工程因而表现为系统性。日常的生产中，尺寸工程可用于限定各类型白车身制作，杜绝了装配时的偏差。对于常见性的装配干涉，也可有效予以解决。这是由于，常规制作某一类车身的过程中，都很难彻底摒除隐含的偏差。如果出现误差，那么累积性的误差将会干扰至后续的装配流程，造成装配障碍。
初期在设计时，尺寸工程就杜绝了潜在性的零配件尺寸偏差。这样做，妥善防控了后续装配时的干扰，从根本上提升了诊断及监控偏差的能力。同时，尺寸工程还可用作优化车身，它整合了各步骤内的制作工艺。优化了系统性的公差，这种基础上提升了装配零配件的精准度，缩减了耗费的总成本及装配周期。针对于批量较大的车身配件制造，这种工程更体现为高层次的适用价值。
3、尺寸工程流程
3.1尺寸工程流程介绍
尺寸工程贯穿于产品方案阶段、设计阶段、试制阶段和投产阶段等各过程，主要包括整车尺寸目标制定、定位基准设计、公差设计、公差分析、目标检查、测量计划制定以及尺寸管理等。
（1）整车尺寸目标制定（DTS）侧重研究整车内外尺寸配合公差，负责关键间隙、面差以及通用公差、功能性要求等的制定，并根据工艺、制造能力制定目标公差。（2）设计细化的公差并且定位基准。在这个步骤内，设计目的即为构建定位体系。针对于零配件及整车，都要妥善予以定位，设定形位公差。需要描绘图纸，在图纸上显示出制作白车身的精确公差。定位基准及选定的公差关系到后期设计及制作车身的夹具。经过初期的设置，汽车构件大致符合了给出来的尺寸精度。（3）通过公差仿真分析软件检查初步设计的模型，判断装配的误差，识别关键尺寸特征，从而减少零部件成本及缺陷。（4）确定了模型后，即可着手去核查样品。针对于尺寸的波动，需要实时予以监控。一旦测出误差，就要及时整改。（5）对零部件进行检测、过程能力统计评价、白车身焊接总成检测和整车内外观尺寸评价等。
3.2尺寸链的检定
在以往设计时，常常倾向于凭借经验。然而，制作白车身的流程中隐含了不可确定的多样要素。如果批量生产，很易增添额外的更多损耗。若能构建必要的尺寸链用来检定公差，即可缩减至最小数值的尺寸偏差。具体而言，尺寸链包含了封闭性的某一组尺寸组合，依照给出来的次序来排列尺寸。从几何特性来看，尺寸链包含了平面性的、空间性及线性这样的三类。依照不同的特性，尺寸链又可分成组成环及封闭环的两类链条。具体在测定时，累积起来的偏差构成了尺寸链的制约关系。针对于组成环，可调控它的精度，把这种精度限制于可掌控范围中。
3.3尺寸工程常用分析法
目前，尺寸工程中比较常用的技术有极值法和统计分析法。
（1）极值法
基本公式为：
T0=T1+T2+T3
式中：T0为封闭环公差；T1、T2、T3為组成环公差。
此方法简单高效，而且在装配技术低时也适用，但只用于封闭环精度低或组成环数目少的情况，否则会增加制造难度和生产成本。汽车制造中常常要求精度较高，所以极值法不适用于轿车公差分配。
（2）统计分析法
基本公式为：
X■
式中：X为总公差；M、N为部件公差。
此方法以概率论为基础，计算科学，在组成环环数较多的大批量生产中优势明显。当达到一定环数时，每个组成环分配到的公差很小，甚至几乎能实现完全互换。不足之处是当组成环不是正态分布时准确度会下降，不过在实际生产中，绝大多数零部件符合正态分布。因此在轿车尺寸工程平面计算中普遍使用统计分析法。
4、选取应用的实例
在具体制造时，选取了某型号轿车，运用尺寸工程来解析。选取了白车身的翼子板及前罩这两个部分，具体解析了装配步骤中的分配高差。若高差没能限制于给定范围内，则需重设高差并且再次调整。在确定尺寸链时，先要解析精确的装配高差，对此选用了封闭环的解析方式。例如，翼子板构成了组成环，可选取多层焊接的固定方式，由此解析了轮廓表面的高差。
经过详尽的解析，选用特定软件用来调控前罩等的构件尺寸。白车身各点都配备了不同定位，计算可得不同方位的约束关系，这种基础上再去简化线性关系。尺寸链最好构建为线形，输入参数而后再次予以验证。经过仿真验算，即可保存分析得出的数值结果。
5、结束语
应用尺寸工程技术控制白车身设计精度和制造装配质量，特别是将功能尺寸上溯到产品设计阶段，可以有效提高制造精度，缩短开发周期。通过对开发过程中白车身零部件尺寸链进行合理的计算分析，并优化结构和工艺装配，能保证在制造阶段达到预定的质量要求。所以，对汽车工程部门来说，将尺寸工程这一理念应用到车型研发及生产过程中具有实际的指导意义。
参考文献：
[1]基于功能尺寸的车身尺寸质量控制[J].陈曦，褚学宁.科技创新导报.2014（06）.
[2]基于尺寸工程的后背门与侧围面差研究[J].舒帮富.汽车工艺与材料.2015（01）.
（作者单位：大连辽机路航特种车制造有限公司）