尺寸工程在汽车开发中的作用范文

《汽车与新动力》2018年第2期

【摘要】汽车行业经历百年发展，其技术应用已经非常成熟。对于汽车企业而言，在提升汽车性能的基础上优化汽车外形对提升产品竞争力具有重要意义。论文简述了尺寸工程的内涵和基本流程，对尺寸工程在汽车研发中的应用展开分析，旨在探索尺寸工程对汽车研发的推动作用，并对未来汽车行业的发展方向做出展望。

1尺寸工程的内涵

尺寸工程通过以计算机信息技术为支撑的仿真技术方法，结合统计学原理来对产品精密度和设计偏差进行控制，在汽车研发领域得到了广泛应用。不仅在汽车设计和研发过程中发挥作用，其活动还渗透到零部件生产制造和冲压装配等各个环节。在工程应用部分，运用DTS公差设计和三维建模将车身各零部件进行混合装配，再利用统计学分析法对影响公差的问题因素进行排除和优化，最后运用调整因子公差方法达到提升产品质量的目的[1]。

2尺寸工程的理论

依据尺寸工程实验方法的依据来源于统计实验方法，即设计一个概念模型，并使其参数和解的值统一，运用极值分析法或计算机实例验证对模型进行观察和抽样试验，通过计算参数统计特征，得出精密的测量值。在计算机技术和测量技术不健全的时期，尺寸工程的测量计算是难以开展的，随着近年来计算机信息软件技术的突破，运用计算机随机生成数据并建模分析的方法在尺寸工程中得到广泛应用，目前尺寸工程技术已经可以以车辆模型为基础展开规划设计[2]。

3尺寸工程的基本项目

3.1DTS设计DTS（尺寸设计规范）是车辆外形设计评估的基础指标，直接反映了企业对整车尺寸控制和产品设计水平，在汽车开发过程中体现在车辆主体结构及各配件之间间隙面差的规范标准。目标公差的概念提出是为了权衡车辆设计的要求，尺寸工程在汽车研发的早期探索中，设计人员在图纸规划前要先对车体进行概念设计，即描绘出车辆主体的轮廓，而在车身结构定型前需要考虑各部件之间的间隙和对性能的影响，尺寸设计规范是尺寸工程的重要文件，是整体工作开展的纲领和依据，确立了整车设计及质量验收标准[3]。

3.2RPS设计RPS是尺寸工程中各项目的定位点及公差标准要求，覆盖了从研发到生产的各个环节，其主要作用集中于3个方面：（1）使尺寸工程的基准点得到统一，控制了公差的浮动，制定了车辆设计的标准；（2）由于RPS系统提供了公差标准和定位点，所以在调试和制造过程中不需要使用定位板，降低了物料成本；（3）RPS可同时提供模具、检具和工装夹具的定位点，可显著提升尺寸工程的设计效率，缩短设计周期，降低核算误差。在RPS设计过程中，要遵循坐标平行和统一性原则，基于6点定位原理的3-2-1原则，同时做到尺寸标注单位上的统一。

3.3公差设计与仿真公差分析与仿真是尺寸工程的核心部分，不仅影响到设计建模的装配性，还间接影响到性能评估效果和产品研发周期。在生产调试阶段，基于DTS进行的优化和修改工作需要大量的设计和研发人员进行参与，有时还要召开扩大会议引进其他部门的工作人员进行综合调研，不仅造成人力成本的浪费，还将产品研发周期的资源提前消耗，使产品研发的综合成本大幅增加。公差设计与仿真能有效降低生产调试阶段的修改任务量，缓解企业的经济压力，也是提升产品研发质量的保障。

4尺寸工程在汽车产品研发中的应用

尺寸工程不仅可应用于车身主体结构的研究，在汽车研发的全周期内都可有所渗透。本文以尺寸链原理为依据演示尺寸工程在汽车研发过程中的应用状态。（1）对建模影响因素进行分析。以车身的前挡风玻璃和发动机盖接合处面轮廓公差构建一个单元，车身前罩板和组成环的连接方法及使用公差存在一定差异，以此为基准开展的尺寸工程会受到不同程度的干扰，而铰链厚度在流水化制造过程中又难免会产生误差，因此，在尺寸工程设计过程中，DTS设计中如果将上述结构组建为独立单元会对后续设计和优化造成影响。（2）建立完善的高精度尺寸链，运用专业DTS设计软件对其进行统计学分析，由于尺寸工程的规划单元和设计部分都属刚体，而车身的发动机盖和挡风玻璃前罩板的设计规范又关系到车身前驱结构的稳定性。因此，各零部件与车身主体的连接点位置需要通过RPS进行周密规划，以此为基础构建的尺寸链是后续结构优化的基础和依据。（3）通过公差运算和仿真设计对参数进行验证。基本公式为：IT0=IT1+IT2+IT3+…+ITn，式中，IT0为闭环公差，IT1+IT2+IT3+…+ITn为组成环公差。在计算机公差分析软件中，输入车身各零部件和连接点的参数，在统计分析法的基础上，与标准工差进行对比，如计算结果接近于±1.0的标准公差，则说明该尺寸工程规划是合理的，只需在部分结构点进行微调即可，但如误差值与标准公差有0.2以上的差值时，则需要首先对尺寸链内的装配公差进行优化调整，再确定精密度方位和车身设计整体布局。

5尺寸工程的应用展望

尺寸工程是汽车开发中的核心部分之一，推进尺寸工程的应用和相关技术的进步是未来汽车产业的发展方向。在尺寸工程推广应用过程中，一些问题应当得到汽车企业的关注。（1）开发阶段的尺寸数据应当进行数字化整合，使尺寸工程的推进向着自动化和智能化方向发展，要利用计算机信息技术将尺寸链数据进行归档和数字匹配，使管理和研发人员可随时应用计算机对项目研发进度进行调研分析，偏于设计部分进行优化改进；（2）可运用CAD和PERFORM3D等建模工具丰富DTS和RPS的设计规划，在原有三维造型软件的基础上丰富尺寸工程的数据建模能力，在核心设计领域强化信息技术开发应用；（3）延伸尺寸工程的应用范围，使尺寸工程的管理方法应用到更多的制造行业中去，使尺寸工程的技术应用实践得到更为广泛的应用。6结语尺寸工程在汽车产品开发中具有十分重要的地位，为产品设计和模具制作设定标准，不仅可以有效地控制研发成本，还能够规避企业产品开发可能经历的风险，对提升企业效益具有重要意义。在尺寸工程应用过程中，首先要对影响因子进行分析，并运用统计学原理对尺寸链进行规划整合，再通过针对性公差运算对结构进行优化处理。未来尺寸工程将在汽车产品研发过程中发挥更重要的作用，且将在多部门的制造开发中得到应用。希望尺寸工程得到相关企业的重视，做好尺寸工程在汽车开发中的应用和普及，为推动产品创新，提升品牌竞争力发挥积极作用。

【参考文献】

【1】黄亚辉,莫洁初.浅谈尺寸工程在汽车开发中的应用[J].军民两用技术与产品,2015,18(6):129-131.

【2】朱启维,穴洪亮,吴贵新.尺寸工程在汽车内外饰零件开发中的应用[J].机电技术,2017,25(2):114-115.

【3】舒帮富.尺寸工程技术在车身开发中的研究与应用[J].汽车工程师,2015,37(3):53-56.

作者：唐向东 单位：江西昌河汽车有限责任公司技术中心