《装备制造技术）２００９年第８期车身设计中的公差精度算法优化郑胥侠（无锡广播电视大学，江苏无锡２１４０１１）摘要：提出一种新的车身公差计算方法，将车身装配体以刚体为基础作预处理，并综合考虑到冲压件本身的柔性和焊接过程导致的偏差，借助经典公差计算理论和极值法，对提高车身设计中公差的计算精度作了有益探讨。关键词：车身；公差：优化；工程应用中图分类号：Ｕ４８３．８２０．２文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２００９）０咖０６３－０２粘接合、孔径—孔位—孔深）；（６）凸台（『ｏｇｇｌｅ）公差、切边（ｔｒｉｍ）公差。车身在设计或制造的每一个阶段，都难以避免偏差的产生，其中零部件偏差，是导致车身装配总偏差的关键因素之一。同时，零部件公差是确定模、检、夹具公差的基础，公差的制定和分配不合理，会造成模具和夹具的大量调整和修改，造成生产成本的大量增加。为保证产品质量，国外各大汽车公司都设有尺寸管理（Ｄｉ—ｍｅｎｓｉｏｎａｌ２车身公差计算分析的优化２．１车身常用公差分析方法Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）部门，其主要任务之一。是制定ＧＤ＆Ｔ车身常用公差分析方法有：（１）极值法；（２）概率法；（３）蒙特卡洛（ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ）模拟法等。２．２基于优化信息的车身公差分配技术在各种约束条件下，最大限度地提高冲压件精度限值。车（ＧｅｏｍｅｔｒｉｃＤｉｍｅｎｓｉｏｎｉｎｇ＆Ｔｏｌｅｒａｎｃｉｎｇ）规范，将精度目标分派到各级，并进行精度优化等，车身公差分配技术成为其重要手段之一。车身公差分配技术，是指依据车身产品功能要求、内外观公差要求和总体技术要求等，考虑制造系统的经济工艺能力，在车身设计阶段，为零部件合理地分配公差，适用于焊接、装配之前的所有零件。１身制造约束条件包括装焊工艺性佯吉构工艺性、装配工艺性）、冲压件制造工艺、夹具和设备等。为进一步提高装配质量，需将几种方法结合使用，可以配合补偿环的吸差作用和蒙特卡罗方法的模拟优化和校核。车身冲压件公差特点轿车车身是由大量的薄板冲压零件（见图Ｉ）通过装焊得到（１）总体分析——计算分配目标是上限参考，加工精度能力是下限参考；的复杂的壳体总成件。冲压件基本上都是由低碳薄钢板冲压而成，尺寸大，刚度小。车身综合偏差，主要由零部件偏差、焊接变形和工装夹具影响等因素造成。为保证装焊精度，除了要严格控制冲压件本身的尺寸精度外，还必须采用合适的装焊夹具和相应的焊装工艺。（２）数值取整——预分配计算时使数值计算和标注方便，精度ｏ．１；（３）增加补偿环节——在分配影响因素不变而公差分配超差时，要增加过偏差的补偿环节，如采用搭接接头吸收偏差、改变装配结构等；（４）数值标准化——公差一般按国标或行标范围内数值赋予，超出范围的数值按计算数值填写；图１车身冲压结构件和覆盖件（５）装配层级敏感方面——构成装配偏差的两件，装配层级越高，偏差越大。但是，当装配件配置长孔、大孔、可调安装车身冲压件形位特征公差分配的依据主要有：（１）内外观公差；（２）总体技术要求；（３）防水、隔音、隔震要求：（４）移动公差要求；支架等补偿环节时，配合偏差与装配层级无关，主要与配合特征的形状偏差相关。３车身公差计算精度优化过程示例以玻璃升降器支架总成与车门内板（见图２）的装配公差分（５）接合要求（点焊接合、二氧化碳焊接合、冲压接合、胶收稿日期：２００９－０５—１７作者简介：郑胥侠（１９７９一）。男，江苏扬州人，助理工程师，硕士，研究方向为机电一体化。６３万方数据ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．８，２００９配计算为例。安装孔尺寸ｑｂＤ＞＞－ｃｂ６ＬｎｍｊＩＩ＝Ｌ２—１—６－∞ｌ＋ｏ．矗由功≥ｏ｝ｊ安装孔尺寸夺Ｄ≥妒．５Ｌｗ＝ｉｎ－－Ｌｌ－Ｏ．５＋ｑｂＤ一犯２＋１＋６）３０Ｊ上偏差Ｅｓ，下偏差Ｅ／，ＥＳ≥Ｅ／Ｉ工珏幽五２“ｊ，岳（Ｌ１＋ｏ．知７）≥ｏ｝ｊ螺栓中心距公差（）篡￡ｌｃＩ晌；Ｌ１－ｏ．５＋７一（Ｌ２＋ＥＳ＋６）≥ｏＩ连接螺栓尺寸６，／＜－，ｔ，７图２玻璃升降器支架总成与车门内板装配示意图：ｌＬｎｍｉＩｌ吐２一ｌ却ｄ一（ＬＩ＋Ｏ．Ｓ－７）＞一０｝号连接螺栓尺寸州≤耷５．５Ｌｗ＝ｉ．＝Ｌｌ－Ｏ．５＋７一（己２＋１＋‘ｐｄ）≥ｏ３．１公差特点（１）功能尺寸计算；（２）刚性装配；（３）内间隙配合；（４）相对同级装配；（５）无需借助夹具。３．２装配说明由分析得重要公差规律：安装孔尺寸ｑｂＤ。、蛾，中心距公差为％连接螺栓尺寸由ｄ，、由ｄ２，中心距公差为死公差关系式为（巾Ｄ。＋中伤）一（巾ｄｌ＋由如）≥（Ｔｏ＋死）４结束语根据公差规律安装尺寸调整和公差重新分配，结果将会有多种方案：假设安装螺栓尺寸不变，中心距公差为±Ｉｍｍ，工艺分析后则可得优化结果。在允许范围内，也可以采用缩小公差来进行调整的方案。但通常在经济加工能力下，公差的缩连接螺栓Ｍ６，门内板安装孔３个，孔径６７ｍｍ，玻璃升降器安装支架上的安装孔为高精度的螺纹孔，孔距精度为±ｌｍｍｏ３．３分析有效偏差环（１）连接螺栓６级精度，公差在０．２ｍｍ以下，精度较高，且基本偏差为负值，偏差方向有利于装配。计算时不考虑其偏差影响；（２）由车身钣金件常用经济加工精度可知，冲孔孔径公差通常控制在０．２—０．５ｍｍ，精度较高，且基本偏差为正值，偏差方向有利于装配，计算时不考虑其偏差影响；（３）装配尺寸链的封闭环为连接螺栓外表面与安装孔之间的距离，公称尺寸为０．５ｍｍ，下偏差要求≥Ｏ。基本尺寸：Ｌ１＝Ｌ２小调整要付出成本价，应谨慎采用。若必须采用时，应按公差规律很容易得到新的公差分配结果，比如当３个孔径均为４，７．５ｍｍ，而其他条件不变时，则计算要求安装螺栓中心距公差必须为±０．５ｍｍ。通过典型实例，说明一种新的公差计算思路和方法，与实际情况相比结果表明，可有效提高公差计算的合理性和效率，具备广泛的工程实用价值。在分总成有曲面接合面时，经常是误差敏感方向交织在一起。所以，在进行公差计算时，要结合具体情况，充分考虑及综合各种信息，才能科学地进行车身公差计算工作。参考文献：内间隙：Ｌ‰＝￡２曲一郇一∞ｌ一一妒）＝－－０．５外间隙：Ｌｗｍ６。ｍ￡ｌ幽一巾７一∞２一一悯＝－０．５由内外间隙的最小值为－ｏ．５ＩＳＩＳ可知，必定存在安装干涉，不能满足安装要求。３．４分析组成环尺寸和公差【ｌ】１黄金陵．汽车车身设计【Ｍ】．北京：机械－ｒ／ｋ出版社，２００７．【２】宋晓琳，周水庭．汽车车身制造工艺学【Ｍ】．北京：北京理工大学出版杜，２００６．【３】３史密斯（ＪｕｌｈｎＨａｐｐｉａｎ－Ｓｍｉｔｈ）．现代汽车设计概论【Ｍ】．北京：化学工业出版社，２００７．上偏差嬲，下偏差Ｅ１，ＥＳ≥ＥＩ１Ｌａｍ＝Ｌ２－１—叫二Ｉ＋Ｅ￥－７）＞ｔ０Ｉｊ安装孔孔距公差（）：Ｌｗ岫＝ＬＩ＋ＥＩ＋７一犯２＋１＋６）≥ｏ【４】杨沿平．机械精度设计及检测技术基础【Ｍ】．北京：机械工业出版社。２０００．【５】华健．现代汽车制造工艺学【Ｍ】．上海：上海交通大学出版社，２００８．ｌＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ＆ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＡＩＩｏｔｉｎｇＤｅｓｉｇｎｔｏＢｏｄｙ－ｉｎ－ｗｈｉｔｅＺＨＥＮＧＸｕ一菇ａ唧ｕｘｉＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏａｎａｌｙｓｅｔｏｌｅｒａｎｃｅａｎｄａｌｌｏｔＢｒｏａｄｃａｓｔＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＷｕｘｉＪｉａｎｇｓｕ２１４０１１，Ｃｈｉｎａ）ｏｆｄｅｓｉｇｎｉｎｇｂｏｄｙｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅｅｓｓａｙｂｒｉｎｇｆｏｒｗａｒｄｔｏｔｏｐｒｅｓｓｐｉｅｃｅｉｓｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｅｎｔｏｎｅｉｒａ－ｐｒｏｖｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆａｌｌｏｔｉｎｇｔｏｌｅｒａｎｃｅ，ｔｈａｔｉｓ，ｗｅｄｉｓｃｕｓｓｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙａｂｏｕｔｈｏｗｄｅｔｅｒｍｉｎｅ８ｔｏｌｅｒａｎｃｅｉｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄｅｓｉｇｎｂｙｔｒｅａｔｉｎｇｔｈｅ画ｄｂｏｄｙ鹳ｔｈｅｂｏｄｙｆｉｔｔｉｎｇ，ｂｒｉｎｇｉｎｔｈｅｃｌａｓｓｉｃｔｈｅｏｒｙｏｆｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｏｌｅｒａｎｃｅｗｈｅｎｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｏｆｓｈｅｅｔｍｅｔａｌａｎｄｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｔｈａｔｍ８ｄｅｂｙｗｅｌｄｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｄｙ；ｔｏｌｅｒａｎｃｅ；ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ；ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｆｉｏｎ万方数据
