Automobile Technology & Material
基于尺寸工程的车身前端外观质量分析
130000） （中国第一汽车股份有限公司工程与生产物流部，长春 摘要：依据尺寸链对车身结构进行分析，构建影响车身外观尺寸达成的车身功能尺寸，通过尺寸链结合现生产实际的车身数据质量对车身功能尺寸进行分析，计算影响功能尺寸达成的设计结构，工艺规划等影响因素。通过对工装结构的优化，设计出更优的工艺方案，实现尺寸链链环的缩短，保证功能尺寸的达成，进而保证白车身外观尺寸质量的达成。 关键词：功能尺寸 尺寸链 偏差控制 结构优化 中图分类号：U463.82+1 文献标识码：B Doi：10.19710/j.c
1前言
车身的外观质量是影响消费者对车身质量进行评价的一个重要因素，一款外观质量好的车型可以促使消费者对这款车进行进一步的了解，并产生购买的欲望。对车身的外观质量进行提升是十分有必要的，如果某车型的外观质量很差的话，那么哪怕其内在的配置再高，也不会激发观看者的兴趣，不会让购买者有意愿去继续对其进行了
解[1]。而车身的前端外观质量，作为一款车最先呈
现给消费者的感知区域，其外观质量是构成整车外观质量的重要组成部分，车身匹配所涉及的零部件主要有车身开闭件、前后大灯和前后保险杠等，其中前盖与翼子板的外观匹配是新车型开发
[2]。以尺寸工程的角度对某款车型
中的难点之一尺寸育成阶段发生的前盖后部与翼子板的面差问题进行研讨，并从尺寸工程角度给出问题解决的作者简介：姜珍（1987
—），男，工程师，学士学位，研究方向为匹配技术。方案。2
问题描述
在汽车开发初期，根据汽车市场定位、竞争车型对比及零部件工艺制造能力，制定车身尺寸公差
范（DTS）
要求，构成汽车车身整车外观质量规 [3]。某款车型在车型尺寸育成过程中出现前盖后部区域与翼子板配合处面差状态不良，不符合整车外观质量特性要求，且状态不稳定。问题发生区域
1 30%如图 所示，问题发生频次较高，批次生产中左右的车身需对此处进行返修，严重影响产品节拍及产品的最终外观质量。
此问题发生区域为白车身奥迪特评审重点区域，严重影响车身外观尺寸质量，是整车奥迪特评审过程中的重难点问题，针对此问题，匹配技术人员在整个车身尺寸育成过程中投入了大量的人力物力对其进行分析研究。为方便后续车型对此问题进行规避，避免此问题的再次发生，针对此问题，采用尺寸链对其进行分析，查找问题发生真实原因并采取有效的方案进行解决。3 3.1
工艺及结构分析
尺寸链分析
采用尺寸链技术对此问题发生区域进行梳理，从问题发生的车身结构上进行分析，对构成问题发生的每一链环进行跟踪追查，分析发生的真实原因。根据焊接工艺规划方案，以及车身设计结构对此处质量特性进行拆解，从车身安装点之间的焊接流程以及前盖及翼子板的装配方案构成外观质量特性的分析模型，形成的尺寸链链环，如
2
图 所示。通过链环示意图并依据尺寸链计算公式，对供货级总成零件及车身总成安装点之间所能达成的理论偏差带入到尺寸链计算公式中,对结构进行尺
寸验证分析，依据一维尺寸链计算公式计算出±3σ
状态下的公差结果，公式如下。
A12 （1）
T = +A +A +…+A式中，Tx为尺寸链计算中的质量目标，An为尺寸链环中具体链环的公差值。
根据公式（1）可得Tx=±1.22 mm，依据质量目标3
及计算结果，绘制正态分布曲线，如图 所示。
通过上述尺寸链结构分析可知，理论分析翼子板与前盖的面差满足设计要求，但是计算结果
8.52%，超过5%的超差率上限。在育成过
超差率为程中需要对装配件的尺寸精度进行重点跟踪，同时对车身安装点之间的合格率及稳定性进行重点监控，以保证外观质量的达成。
依据尺寸链分析结构对形成质量特性各环节的实物质量进行确认，通过对数据的筛查可知，车身安装点之间，即翼子板支架相对前盖铰链面的相对高度状态不稳定，且个别车辆超差较严重是造成前盖与翼子板面差超差的主要原因。对现场白车
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身进行三坐标测量，分 批次收集 台份前盖铰链
1
面相对于翼子板支架的相对差，如表 所示。
1
由表 数据可知，个别车辆车身功能尺寸相对超差严重，将数据代入尺寸链计算公式可见其影响翼子板与前盖的装配质量。故针对前盖与翼子板面差的这一质量特性问题需重点对车身安装点的相对尺寸进行分析，即通过控制翼子板支架与前盖铰链面Z向的相对尺寸即可有力控制前盖与翼子板面差的外观质量特性。通过对车身结构进行分析，翼子板支架装具定位所在的边梁总成在机舱总成进行焊接，而前盖铰链面所在的前围上部总成由于车身结构及工艺规划的原因，在骨架合拼工位进行焊接，前盖铰链安装点所在的零件与翼子板支架装具定位点所在的零件之间工艺链环较长，由于经过多工位的焊接，受工序公差累积及各工序之间焊接变形等其他因素的影响，难以保证他们之间的相对尺寸，故翼子板支架相对前盖铰链面的Z向相对尺寸难以保证，进而影响前盖与翼子板的整车外观质量。
3.2 结构优化
根据尺寸链对目标质量进行公差分配，对车身前盖铰链安装点与翼子板安装点之间构建功能尺寸，即构成前盖与翼子板Z向质量要求，前盖铰链面
向相对高度，若在±3σ
相对于翼子板安装支架的Z
质量水平下，若满足公差为±0.7 mm
的整车外观质
量特性要求，需控制功能尺寸为±0.6 mm
才能保证
最终的质量目标。将功能尺寸设定为±0.6 mm
后进行计算，公式如下。
A12 （2）
T = +A +A +…+A式中，Tx为尺寸链计算中的质量目标，An为尺寸链环中具体链环的公差值。
根据公式（2）可得Tx=±1.01 mm，依据质量目标
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及计算结果，绘制正态分布曲线，如图 所示。
通过正态分布曲线，计算得出超差率为
3.76%，满足质量目标要求。以功能尺寸为目标导
向，对问题进行分析，在车身部分需要重点控制翼子板支架相对前盖铰链的Z向功能尺寸，由于车身结构已经开始现场试生产阶段，在车身设计结构方面整改困难，故通过对工艺结构的整改实现目标的达成。根据缩短尺寸链公差累积的原则，考虑缩短前盖铰链安装面与翼子板支架之间的工序过程累积，考虑在翼子板装配过程中，将现有结构装具后部的定位孔及定位面设置到前盖铰链安装面所在的零件，通过装具直接构建翼子板支架与前盖铰链的相对尺寸，避免由于工艺过程累积以及焊接影响等带来的额外偏差，保证翼子板支架
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与前盖铰链面的相对高度。如图 所示，对翼子板装具结构进行整改。
通过对翼子板装具结构的整改，构建了翼子板支架相对前盖铰链面的相对高度，打断了前盖铰链面安装点与翼子板支架之间的尺寸链，消除了工序过程公差累积对功能尺寸达成的影响。对
2装具整改后的车身数据进行收集，如表 所示，可知车身的相对功能尺寸有了明显的提升，且稳定性也相比于整改前更加的稳定，对于整车的质量也有明显提升。
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结束语
对于前盖与翼子板的Z向面差问题，是整车外观质量特性评价过程中的重难点问题，本文是在工艺方案方面对车身的功能尺寸的达成进行提升，进而对试生产过程中整车外观的质量问题进行整改。通过对此问题的分析进行横展，在后续车型的车身结构设计评审过程中，对于有外观质
Z向Z向
Z向Z向
Z向Z向
量要求的车身功能尺寸结构要进行重点分析，要从功能尺寸达成以及其稳定性角度对结构进行分析，如针对前盖铰链面及翼子板支架的Z向功能尺
1个寸，在前期设计结构评审过程中，可通过采用冲压件的结构来保证翼子板支架和铰链面的相对高度，同时也可以采用Y向螺接工艺实现翼子板与铰链面的相对可调。针对不同的车身结构，在车身结构评审中要规划对外观质量达成有影响的车身安装点之间功能尺寸的实现性，保证车身外观质量的达成，提升整车的感知质量。
参考文献：
[1] 李军会. [J]. 汽车实用技术,
车身外观感知质量设计
2019(4):62-63.
[2] 桂方亮, 徐浩, 汤敏.
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[3] 胡俊舟, 丁发. 浅析汽车车身外观匹配[J]. 模具制造,
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