尺寸工程在我國汽車制造中的作用蔣國平課件

1、尺寸工程 在我國汽車制造中的作用蔣國平地點(diǎn)：上?，F(xiàn)代汽車制造論壇 日期：2019年4月如何運(yùn)用尺寸工程讓整車品質(zhì)騰飛1 前身為李鴻章1862年創(chuàng)建的上海洋炮局。 師夷長技以制夷。 橫跨三個世紀(jì)，150年歷史。第一任總工程師：馬格里（英國）創(chuàng)始人：李鴻章一、歷史沿革 誕生于洋務(wù)運(yùn)動，揚(yáng)名于抗日戰(zhàn)爭，成長于新中國，興盛于改革開放2重 慶：全球管理中心都 靈：聚集全球頂尖造型設(shè)計(jì)人才橫 濱：擁有全球最精致的內(nèi)外飾設(shè)計(jì)能力諾丁漢：世界級發(fā)動機(jī)及變速器研制聚集地底特律：底盤匹配技術(shù) 重慶研究總院 “五國九地，各有側(cè)重”全球化研發(fā)布局二、發(fā)展現(xiàn)狀3內(nèi)容提要二、我國汽車制造技術(shù)和競爭力提升的突破口一、現(xiàn)階段

2、我國汽車工業(yè)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)三、我國汽車工業(yè)如何開展尺寸工程系統(tǒng)工程 四、尺寸工程在汽車制造技術(shù)中地位與作用4國內(nèi)汽車一、現(xiàn)階段我國汽車工業(yè)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)國外汽車差距在哪里？VS5品牌價(jià)值成本、性能和品質(zhì)等制造技術(shù)水平、核心技術(shù)。一、現(xiàn)階段我國汽車工業(yè)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)差距6 中國汽車工業(yè)近10年得到了飛速的發(fā)展，已經(jīng)成為世界第二制造大國，數(shù)量上的“強(qiáng)大”，不是汽車強(qiáng)國，沒有正真技術(shù)核心、沒有世界先進(jìn)制造技術(shù)、管理流程、理念與方法，因此、就沒有真正自主意義上高端品牌汽車。 自主品牌汽車現(xiàn)狀主要以下表現(xiàn): 1.品牌價(jià)值不高、上升幅度與速度慢！ 2.市場認(rèn)可度低，處于低端 3.顧客抱怨問題多，細(xì)小問題多。 4

3、.難以有持續(xù)、穩(wěn)定市場占有率和好的口碑。 究其原因主要是： 1.缺乏完善、科學(xué)汽車制造流程和管理理念與方法 2.汽車制造技術(shù)發(fā)展較慢 汽車制造技術(shù)發(fā)展緩慢和落后，尤其在車身精度、裝配精度、控制方面技術(shù)突破較少。本文從設(shè)計(jì)階段到制造階段，如何運(yùn)用尺寸工程系統(tǒng)、方法實(shí)現(xiàn)車身精度提升，確保整車裝配品質(zhì)，滿足各項(xiàng)與精度密切相關(guān)的性能（異響、漏水和操作使用），實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)汽車。一、現(xiàn)階段我國汽車工業(yè)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)7面臨的挑戰(zhàn)最終造成難以有持續(xù)、穩(wěn)定市場占有率和表現(xiàn)，缺乏持續(xù)后續(xù)市場競爭力。成本壓力大、利潤空間小。沒有形成產(chǎn)品平臺通用化，整個開發(fā)周期長，無法快速反映占領(lǐng)有效市場，缺乏市場機(jī)會搶占能力品牌價(jià)值不

4、高、市場認(rèn)可度低。上升幅度與速度慢，處于低端，顧客抱怨問題多，細(xì)小問題多，細(xì)節(jié)不完善最嚴(yán)重后果是自主品牌處于低端、市場份額被侵占，變成世界代工廠，沒有民族品牌和核心技術(shù)。一、現(xiàn)階段我國汽車工業(yè)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)8二、我國汽車制造技術(shù)和競爭力提升的突破口 研究世界汽車工業(yè)歷史都會發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律：世界汽車工業(yè)已經(jīng)發(fā)展百余年，世界著名的汽車公司都是有“積淀老店”。每一次汽車工業(yè)的飛躍都伴隨技術(shù)大變革！每一次汽車工業(yè)的飛躍都伴隨管理理念與方法的創(chuàng)新！ 中國汽車工業(yè)雖已發(fā)展幾十年，但真正進(jìn)入發(fā)展軌道也是最近10來年的事情，真正技術(shù)革新與管理方法的更迭更是屈指可數(shù)。技術(shù)創(chuàng)新與革新突破口管理理念與方法創(chuàng)新9三、我國

5、汽車工業(yè)如何開展尺寸工程系統(tǒng)工程“師夷長技以制夷”1.為什么要開展尺寸工程系統(tǒng)工程尺寸工程注：顏色表示尺寸工程發(fā)展成熟度“拿來主義”10完善和正確選擇相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范無科學(xué)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)無切合實(shí)際規(guī)范無有效分析方法統(tǒng)一管理尺寸工程內(nèi)容分散在各個部門各部門負(fù)責(zé)內(nèi)容分工不明確沒有系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程和閉環(huán)管理控制零部件尺寸精度控制整車、車身尺寸精度控制整車品質(zhì)系統(tǒng)規(guī)劃整車尺寸工程設(shè)計(jì)沒有系統(tǒng)系統(tǒng)規(guī)劃缺乏長期性、短視行為嚴(yán)重各專業(yè)之間統(tǒng)籌能力差，協(xié)同開發(fā)和解決問題不強(qiáng)，基本上靠人、而不是流程、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范三、我國汽車工業(yè)如何開展尺寸工程系統(tǒng)工程1.為什么要開展尺寸工程系統(tǒng)工程-現(xiàn)狀分析11三、我國汽車工業(yè)如何開展尺寸工

6、程系統(tǒng)工程 尺寸工程與各專業(yè)的關(guān)系尺寸工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)整車制造質(zhì) 量供應(yīng)商采 購工 藝2. 如何建立尺寸工程系統(tǒng)123.尺寸工程的工作流程 優(yōu)化 驗(yàn)證 設(shè)計(jì)Phase 1Phase 2Phase 3設(shè)計(jì)階段試制和量產(chǎn)階段三、我國汽車工業(yè)如何開展尺寸工程系統(tǒng)工程134.尺寸工程的工作內(nèi)容DTS（尺寸目標(biāo)制定）GD&T（定位及公差設(shè)計(jì)）虛擬制造（VSA3DCS）GD&M（測量計(jì)劃設(shè)計(jì)）投產(chǎn)階段尺寸管理產(chǎn)品上市零部件的檢測、過程能力統(tǒng)計(jì)評價(jià)自制分總成、白車身焊接總成的檢測、過程能力評價(jià)整車內(nèi)外觀尺寸評價(jià) PCF、UCF活動、功能主模型（內(nèi)外組合檢具）活動三、我國汽車工業(yè)如何開展尺寸工程系統(tǒng)工程144.1

7、整車尺寸目標(biāo)制定（DTS) DTS:全稱是Dimension Tolerance Specification,即整車的尺寸公差目標(biāo)，側(cè)重在整車內(nèi)、外觀匹配區(qū)域的間隙、面差尺寸目標(biāo)及外觀美學(xué)要求，并根據(jù)工藝、制造能力制定整車尺寸公差目標(biāo)。15廣義DTS-設(shè)計(jì)的品質(zhì)目標(biāo)車身作為各系統(tǒng)的承載主體，其質(zhì)量目標(biāo)除了外觀和內(nèi)飾間隙面差要求外還應(yīng)包括底盤，電器，動力系統(tǒng)和各功能附件等的裝配要求，以及各系統(tǒng)正常工作的尺寸保證；尺寸工程需要根據(jù)各系統(tǒng)的需求為白車身相關(guān)區(qū)域指定目標(biāo)，并通過對單件，分總成和總成的層層監(jiān)控實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)；與尺寸功能相關(guān)的性能目標(biāo)通?？煞譃橐韵聨最悾和庥^（尺寸）質(zhì)量裝配性 密封性操作性行駛

8、性能法規(guī)/安全等狹義DTS總裝工藝性，如換擋操縱總成裝配困難車門密封間隙控制，某些區(qū)域貼合間隙過大車門開啟困難行駛跑偏問題4.1整車尺寸目標(biāo)制定（DTS)16性能目標(biāo)DTS目標(biāo)廣義DTS-品質(zhì)目標(biāo)性能質(zhì)量外觀質(zhì)量 保證外觀間隙面差的設(shè)計(jì)要求保證零部件，總成的裝配性保證底盤，電器，動力總成等零部件的裝配精度車身質(zhì)量品質(zhì)目標(biāo)根本重點(diǎn)4.1整車尺寸目標(biāo)制定（DTS)17DTS與各項(xiàng)工作關(guān)系圖：DTS定位系統(tǒng)工藝支持功能尺寸公差設(shè)計(jì)測量計(jì)劃設(shè)計(jì)Building測量Checking4.1整車尺寸目標(biāo)制定（DTS)18基于DTS目標(biāo)的公差設(shè)計(jì)流程Aesthetic and functional dimen

9、sions identification外觀和功能尺寸的確定Objectives definition 目標(biāo)定義Tolerance stack-up analysis 尺寸鏈公差分析Check with objectives目標(biāo)檢查Tolerance value agreement 公差值通過Tolerance stack-up updating公差尺寸鏈更新Corrective actions definition on product or process (Team work)產(chǎn)品或工藝改正（協(xié)同工作）Comparison with objectives與目標(biāo)比較Economic ver

10、ification經(jīng)濟(jì)性確認(rèn)OKNOKGreen flag for Updating scheme and further activities綠旗用于更新計(jì)劃和進(jìn)一步的行為G&F schemeInternal G&F schemeEconomic verification needed to check if benefits from corrective actions justify costs經(jīng)濟(jì)性確認(rèn)是用來檢查改進(jìn)方案的花費(fèi)是否值得Note: OEM Scope Engineering Supplier Scope Team Work NOKOK4.1整車尺寸目標(biāo)制定（DTS)19

11、 GD&T：全稱是Geometry Dimension And Tolerance,即幾何尺寸與公差，包含定位基準(zhǔn)及被測要素公差要求。 GD&T圖紙是產(chǎn)品尺寸公差設(shè)計(jì)部門對于汽車零部件制定的具體制造公差要求，用于指導(dǎo)與約束工裝供應(yīng)商模、夾、檢具設(shè)計(jì)與制造并促使實(shí)物零部件尺寸精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 在GD&T圖紙中明確規(guī)定零部件的制造精度要求。 定位基準(zhǔn)頁被測要素公差要求頁4.2 定位及公差（GD&T)20制造（MCP）RPS是焊裝夾具和總裝裝配的定位點(diǎn)信息；RPS定義需要參考焊裝和總裝的工藝需求。RPS定義需要參考零件上各個特征的功能測量(MLP或PLP)RPS 同時也是檢具和CMM測量的定位點(diǎn)和

12、基準(zhǔn)點(diǎn)信息；RPS需要根據(jù)零件的幾何形狀制定RPS需要參考零件的沖壓特征制定定位系統(tǒng)Locating Scheme基準(zhǔn)一致性RPS信息需要與設(shè)計(jì)，沖壓，焊裝，總裝以及質(zhì)量部門共享 定位系統(tǒng)：這種統(tǒng)一的定位系統(tǒng)歐洲通常稱為RPS（Reference points system），而美國通常稱為CDLS（Common datum locating system）。下面將定位系統(tǒng)簡稱為RPS。4.2 定位及公差（GD&T)21總成公差 公差設(shè)計(jì)各級單件，總成，部件的公差設(shè)計(jì)首先需要滿足整車DTS目標(biāo)和性能目標(biāo)；按照自下而上的方式累積到整車，然后與各目標(biāo)值進(jìn)行對比確認(rèn)；對于超標(biāo)的公差，根據(jù)具體情況通過

13、產(chǎn)品和工藝改進(jìn)進(jìn)行協(xié)調(diào)，或者修改目標(biāo)值。白車身公差焊接分總成公差沖壓零件公差DTS目標(biāo)Text總成公差飾件公差裝配公差性能件公差性能目標(biāo)Text裝配公差驗(yàn)證驗(yàn)證4.2 定位及公差（GD&T)22零件定義公差的方法從環(huán)境分析到公差設(shè)定 A 美學(xué)性 / 外觀 B 裝配性 / 工藝 C 密封性 D 功能性 / 操作 E 行駛性 F 安全性 / 法規(guī) G 舒適性 / 人機(jī)工程 明確環(huán)境件的構(gòu)成 確定不同環(huán)境件之間不同的關(guān)系 確定目標(biāo)和不同環(huán)境件之間的功能要求公差值功能分析環(huán)境分析公差表達(dá) 相對基準(zhǔn)系統(tǒng) 公差的類型（公差帶的形狀） 特征（ 孔 / 面 / 邊） 起始 / 結(jié)束位置 基礎(chǔ)公差 進(jìn)一步要求

14、/復(fù)合公差 特殊公差4.2 定位及公差（GD&T)23總成的公差設(shè)計(jì)因?yàn)楹附覯CP的不同以及裝配順序的影響，焊接總成的公差不能通過經(jīng)驗(yàn)制訂，而需要通過公差累積計(jì)算制訂。目前有兩種尺寸鏈累積計(jì)算方法：2D尺寸鏈計(jì)算3D仿真分析2D方法主要用于白車身分總成，總成公差指定，是公差設(shè)計(jì)的主要方法。核心是方和根計(jì)算；3D方法主要用于某些區(qū)域的專項(xiàng)分析，尤其適用于形狀復(fù)雜，多條鏈環(huán)的局部區(qū)域。如前大燈區(qū)域等。核心蒙特卡洛方法。但無論哪種方法，其分析的思路是相同的，都需要有：每個零件的定位系統(tǒng)分析；相鄰零件總成的裝配順序分析； 零件搭接關(guān)系分析； 4.2 定位及公差（GD&T)24虛擬制造(公差分析)的意義

15、:-能夠在設(shè)計(jì)階段判斷裝配誤差，而不是在生產(chǎn)階段-能夠優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝設(shè)計(jì)從而大量節(jié)約成本、減少缺陷-能夠基于一個真實(shí)的虛擬原型識別出關(guān)鍵的尺寸特征-可以減少盲目的追求零部件精度來提高車身精度虛擬制造(公差三維仿真分析)：4.3 公差計(jì)算及分析252D尺寸鏈計(jì)算2D尺寸鏈累積計(jì)算常制作成模板，分為圖示和計(jì)算區(qū)域，便于分析和管理4.3 公差計(jì)算及分析262D尺寸鏈與3D仿真計(jì)算比較優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件2D尺寸鏈計(jì)算方便快捷；對軟硬件需求??；對數(shù)據(jù)依賴程度低圓形公差帶，角度的影響使得某些情況下計(jì)算精度較低；復(fù)雜區(qū)域計(jì)算更多需要經(jīng)驗(yàn)主要適用于DTS驗(yàn)證；分總成，總成的測量公差設(shè)計(jì)；項(xiàng)目支持和方案選擇3

16、D仿真計(jì)算計(jì)算精度較高；可用于復(fù)雜區(qū)域的公差計(jì)算建模時間較長；對數(shù)據(jù)依賴性強(qiáng)；對軟硬件依賴強(qiáng)主要適用于某些區(qū)域的專題分析；也可用于分總成，總成的測量公差設(shè)計(jì)4.3 公差計(jì)算及分析測量計(jì)劃設(shè)計(jì)：測量計(jì)劃包括:-測量方案（檢具、三坐標(biāo)和在線檢測等）-檢測成績表-測量系統(tǒng)可靠性等 可靠的測量計(jì)劃及測量系統(tǒng)，可以幫助主機(jī)廠監(jiān)控尺寸波動情況及快速有效地進(jìn)行尺寸問題整改。4.4 測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)28測量計(jì)劃測量計(jì)劃主要是指測點(diǎn)布置圖（GD&M）和測量工藝卡測點(diǎn)布置圖（GD&M）的內(nèi)容包含在GD&T圖中，因此不需要另外定義檢具的定位系統(tǒng)，這種情況下測量工藝卡可以由供應(yīng)商根據(jù)GD&T制訂；測點(diǎn)布置圖的內(nèi)容可以直接

17、體現(xiàn)在測量工藝卡中用于調(diào)試測量和監(jiān)控測量，這種情況下測量工藝卡須由尺寸工程負(fù)責(zé)制訂。測量計(jì)劃中需包括：測量類型基準(zhǔn)體系（定位系統(tǒng)和坐標(biāo)系）統(tǒng)一的測點(diǎn)編號測點(diǎn)坐標(biāo)值理論公差值（可含在GD&T圖中）常用的評價(jià)指標(biāo)：單件：合格率、穩(wěn)定性，IQG，IQV、極值等工序能力：重復(fù)性，ICM，Cp，Cpk 等4.4 測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)29測量點(diǎn)類型：可分為工序測點(diǎn)，外觀測點(diǎn)，功能測點(diǎn)三類；翼子板和前罩安裝點(diǎn)工序定位點(diǎn)外觀面差/間隙測量點(diǎn)直線曲線平面 測量點(diǎn)的選取要根據(jù)被測要素的尺寸及形狀決定測量點(diǎn)應(yīng)該是為了保證監(jiān)控零件幾何尺寸精度的前提下盡量少 - 測量點(diǎn)應(yīng)當(dāng)覆蓋檢查零件的所有測量要素 - 這些被選取的點(diǎn)不應(yīng)離基

18、準(zhǔn)很近實(shí)際監(jiān)控時不會測量所有的測點(diǎn)4.4 測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)30測量工藝卡（成績表）測量工藝卡需要完全反映零件及總成的定位系統(tǒng)，測點(diǎn)圖及測量方法（檢具、測量支架）在樣件調(diào)試的整個階段中，零件全尺寸檢測（環(huán)節(jié)極限點(diǎn)、貼合表面、體積、孔等）。大批量之后，零件的檢測將逐漸變少（關(guān)重檢測），僅用于日常監(jiān)控。測量工藝卡的使用通常分為兩個階段:根據(jù)零件自身檢測 在自由狀態(tài)下進(jìn)行檢測，以加大應(yīng)力的消除。 用支撐點(diǎn)/壓頭進(jìn)行檢測，用以確定工藝的其他部分。1根據(jù)零件的最終狀態(tài)檢測 零件裝配時的定位系統(tǒng) 零件在車身上的狀態(tài) GD&T中定義的局部檢測基準(zhǔn)24.4 測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)31沖壓件沖壓件的公差沖壓廠商制作沖壓廠商使用

19、沖壓件的測量工藝卡白車身、焊接總成測量需要表達(dá)焊接總成測量工藝卡整車、內(nèi)外飾件內(nèi)外飾件的公差內(nèi)外飾件的測量工藝卡供應(yīng)商制作供應(yīng)商使用尺寸工程負(fù)責(zé)制作或由尺寸工程定義測點(diǎn)由供應(yīng)商制作測量部門使用測量工藝卡的制訂和使用4.4 測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)32測點(diǎn)布置圖及測量工藝卡實(shí)例GD&M測量工藝卡4.4 測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)33 試生產(chǎn)階段及量產(chǎn)后的尺寸工程活動： 零部件的檢測、過程能力統(tǒng)計(jì)評價(jià) 自制分總成、白車身焊接總成的檢測、過程能力評價(jià) 整車內(nèi)外觀尺寸評價(jià) PCF、UCF活動、功能主模型（內(nèi)外組合檢具）活動 綜合尺寸公差問題分析 生產(chǎn)制造過程尺寸管理是長安主機(jī)廠及所有零部件供應(yīng)商必須重視的一項(xiàng)工作。4.4 投產(chǎn)階段尺寸管理34功能尺寸功能尺寸可分為兩部分內(nèi)容：白車身功能尺寸零部件及總成功能尺寸翼子板安裝開檔尺寸副車架安裝點(diǎn)相對尺寸后背門安裝開檔尺寸尾燈安裝點(diǎn)功能尺寸座椅安裝功能尺寸玻璃升降器安裝尺寸4.4 投產(chǎn)階段尺寸管理35功能尺寸