乘用车整车尺寸匹配方案的发展研究

王鹏 赵国初

上汽通用汽车有限公司VME尺寸工程科 上海市 200120

随着社会的发展，乘用车的外观造型和匹配质量在人们的购车标准中所占的比重越来越高[1]，匹配质量也是各个整车厂的重要质量目标之一，但由于尺寸工程比较复杂，其稳定性控制相对困难，需要持续的关注与维护，因此从整车开发及制造的各个阶段进行尺寸系统的研究与维护就尤为重要。

1 制造质量

制造质量即注重来料质量，注重进厂后的加工过程控制，但随着造型日新月异的变化，匹配界面的敏感度增加，仅仅依靠“制造质量”来保证整车尺寸配合已经成为艰难的任务，往往零件尺寸质量0.1mm的提高会耗费大量的人员及设备资源，这就需要工程设计方面的研究和突破；

2 工程设计质量

2.1 “尺寸链”简介

“尺寸链”是指一组相互联系，且按一定顺序排列的封闭尺寸组合[2]。它包含产品结构设计、制造工艺设计、零件、工装等所有的影响因素。尺寸链与产品结构设计和制造工艺设计关系紧密，产品结构设计越稳健，制造工艺设计越优化，尺寸链越短，系统稳定性越好。反之，结果则会相反。

2.2 提高“设计质量”的实质－缩短尺寸链

（1）产品结构设计改进案例。传统加油小门的结构设计一般包括，侧围外板、加油管罩、加油小门三个零件。如图1所示：

另一种结构是加油小门直接定位在侧围外板上，如图2所示：

通过图1及图2的对比可以看出，通过结构设计的优化，缩短了尺寸链，减少了影响因素，提高尺寸稳定性

（2）制造工艺设计改进案例。后风挡与侧围的配合区域的安装工艺一般是后举门通过安装工装固定在白车身上，后风挡再安装在后举门上，形成后风挡与侧围的配合界面，后风挡通过自身销钉定位在后举门上，如图3所示：

另一种是不使用后风档定位销，而是通过工艺方案，使用间隙块来保证后风挡和侧围的相对间隙后，再把后风挡固定在后举门上，即以侧围的位置为基准，如图4所示：

通过图3和图4的对比我们可以看出，通过制造工艺设计的改进，大大缩短了尺寸链，减少了影响因素，尺寸的稳定性也有显著提高。

3 “造型质量”阶段

造型不仅是客户的外观感受，也已经成为一种保证整车尺寸配合重要的技术方案。造型方案的核心在于弱化和简化尺寸配合，同时兼顾感官质量的有力方法。

图1 传统加油小门结构、工艺示意图

图2 模块式加油小门结构示意图

图3 后风挡自身销钉定位工艺示意图

图4 后风挡间隙块定位工艺示意图

图5 软件渲染整车示意图

3.1 造型评估方法

在整车开发前期，造型开发的过程也是尺寸敏感性评估的关键时期，通过虚拟评估及物理模块评估，达到优化造型，满足尺寸友好性及改善感官质量的目的。

（1）虚拟评估。虚拟评估即利用渲染软件对工程数模进行渲染，将车体颜色及自然光源等环境因素加入到评估中去，最大程度上还原真车状态。在造型确定的初始阶段，可通过虚拟评估对造型的尺寸友好性进行评判，提出分型线优化，平整度弱化等有利于尺寸可达性的要求，以达到优化匹配界面的目的。如图5所示。

（2）物理模拟块评估。通过虚拟评估可以判断出大部分的问题，但是一些敏感且较难评判的区域还是存在，这就需要通过物理评估的方式进行评估；物理评估有整车模型及桌面模型两种形式；整车模型是基于整车数模，采用1：1完全模拟实车制造出的，全尺寸呈现整车各项特征，可以充分有效的评估问题，如图6a所示，评判A柱区域的匹配状态及风险点；桌面模型是针对特定匹配特征制作的局部模型，其优点在于可在DTS范围内调整间隙平整度，充分评估实际造车过程中的可能性，将实车制造的更改风险降到最低；如图7所示，大灯，前盖与翼子板匹配处的老鼠洞问题，在实车制造的前期进行识别。

3.2 造型优化评估方案

（1）弱化匹配敏感度。采用了造型方案和未使用造型方案的两种车型对比，参见图7：

从主视角观察，通过屋檐式造型方案，掩盖了零件的分型线，弱化了尺寸配合Gap和Flush的敏感度，因此此处界面的配合即使有所偏差，也不影响到客户的满意度。

（2）设定公差释放区域。采用了造型方案和未使用造型方案的两种车型对比，如图8所示，前盖前后方向的配合，左图车型没有公差释放区域，前端与前保，后端与翼子板都有重要的尺寸配合，这对制造的要求高，很难同时兼顾前后两端的尺寸配合，而右图车型，后端通过造型设定了公差释放区域，保证前盖与翼子板前端配合即可，降低了制造难度。

（3）减少零件配合界面。采用了造型方案和未使用造型方案的两种车型对比，图9所示，左图车型前大灯有三个配合界面：前盖、前保、翼子板，而有图车型通过造型方案，对分型线进行了调整，使得大灯只有两个配合界面：翼子板和前保，配合界面越少对工程和制造而言，需要兼顾的零件越少，越容易实现DTS的目标。

图6 整车模型示意图

图8 设定公差释放区域造型方案对比图

图7 屋檐式造型方案对比

以上所举方案是造型方案的几种示例，在实际项目开发过程中，类似的方案还有很多，只要及时跟踪与推进，在不影响造型主意图的情况下，造型方案是整车开发的理想手段。

4 结语

造型质量越高，对产品结构设计、制造工艺设计、以及最后的制造质量控制等挑战就会越小，也越容易满足DTS的目标和客户的要求。所以在整车开发前期运用造型优化方案解决尺寸匹配问题，既是造型工程师和产品工程师面临的挑战，也已经成为工程技术中心的核心竞争力之一。

图9 减少配合界面造型方案对比图