陶择恒
东风柳州汽车有限公司 柳州 545000）
摘要 在商用车车架的制造尺寸及公差管理过程中，各商用车制造商对尺寸控制项目和公差有着类似的定义，也有各自不同的定义。如何判断这些尺寸控制项目和公差的合理性以及后续如何有效的管控，是各商用车制造商在车架设计开发过程中需要思考的一个问题。本文通过尺寸工程在商用车车架尺寸及公差管理上的应用实践，简述如何运用尺寸工程对商用车车架的尺寸控制项目及其公差进行合理的定义及管理。
关键词 尺寸工程；车架；尺寸及公差管理
1 引言
随着商用车行业的快速发展，在越来越激烈的市场竞争环境下，消费者对商用车的质量和性能有了越来越高的要求，商用车制造商也在不断的提高研发制造水平。尺寸工程对车辆的制造水平起着重要作用，目前在很多的商用车制造企业中已普遍运用在车身开发制造上，但在车架的开发制造上运用仍较少。本文参考车身制造中的尺寸工程运用模式，简要介绍尺寸工程在商用车车架的尺寸及公差管理上的应用。
2 尺寸工程关于尺寸及公差管理的概述
尺寸工程又名尺寸管理，在尺寸及公差设计定义阶段主要通过分析产品特性和客户需求，完成产品的公差设计以及分析、定位设计及装配工艺设计。
产品特性和客户需求的分析，首先需要确定该系统或零部件的对手件及其形成的功能，即功能接口识别，其次是了解客户（包括下道工序、消费者、法律法规等）对该功能的需求，然后将功能需求转化成目标公差，即公差设计。
定位设计和装配工艺设计主要是通过制定合理的制造工艺流程保证制造的可行性和尺寸链的最优化，通过制定合理的定位策略保证零部件在连接、装配、检测过程中的状态一致性和稳定性。
3 尺寸工程在车架尺寸及公差管理的应用流程
以某车型车架为例，其尺寸及公差定义及管理主要有以下几个流程：
3.1 功能识别及尺寸定义
通过分析研究对象的对手件，识别功能接口。车架的对手件主要有发动机变速箱系统、水箱系统、传动轴、前后桥。再将各个对手件进行功能分类：
A-装配：发动机、水箱、传动轴、前后桥均需在车架上装配，车架应满足相应的装配需求；
B-外观：如影响视觉感受的间隙面差要求；
C-密封：如密封面配合间隙要求；
D-操作：如人机工程学相关要求；
E-控制：如发动机姿态应符合整车布置要求，输出点与后桥箱输入点当量夹角满足传动效率要求；
F-行驶：如前后桥姿态应满足车辆沿前进方向直线行驶的要求，即四轮定位相关要求；
G-安全与法规：各系统与周围零部件的安全距离、保安防灾要求等；
H-舒适：如座椅柔软度、角度、乘坐空间等感官质量要求
从以上七个方面功能出发定义出各系统功能接口对应的车架需管控的尺寸管理项目。
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3.2 公差要求确定
首先通过分析产品特性以及客户（包括下道工序、消费者、法律法规等）对产品功能的需求，转化成系统技术要求，以此确定尺寸链计算的目标环：
（1）通过“发动机悬置软垫永久变形量≤Xmm”的特性要求，转化成发动机4个安装点的共面度≤±X/2 （装配功能需求）；
（2）通过“发动机姿态符合整车布置要求，输出点与后桥箱输入点当量夹角≤n°”的特性要求，转化成输出点Y/Z向偏差≤±amm（控制功能需求）；
（3）……
其次制定系统装配制造工艺流程及定位策略、分配制造装配工序公差。
最后建立尺寸链，从系统技术要求（即尺寸链目标环）反推计算出车架上对应管控项目的形位公差。
3.3 测量基准定义
基准按功用可分为设计基准和工艺基准，工艺基准又分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。为了减少加工偏差累计、保证产品质量，一般要求设计基准和工艺基准相统一，但是实际上设计基准往往为虚拟的点、线、面，工艺基准无法使用，需要通过具体的表面来体现，因此在工艺基准与设计基准无法统一的情况下，工艺定位基准通常需转化基面，而测量基准通常选用总拼工装的定位基准为测量主基准。
我们通常基于测量主基准去测量全车测点，但是有些特殊功能需求，只需要测量部分测点的相对位置而非绝对位置时，可在局部建立局部基准作为测量基准。
3.4 输出GD&T图纸
GDT为几何尺寸与公差的英文缩写，它包括定位基准以及被测要素的公差要求（本例为上述所提的车架对应的尺寸管控项目的形位公差），用于指导工装的设计开发，保证产品实物的尺寸精度满足设计要求。
3.5 测量与验证
根据GD&T图中的测量要素及公差要求编制车架测点示意图及测量记录表、测量指导书，测量并收集数据，验证实物质量与前期策划定义（基准、公差等）的符合性及稳定性。
3.6 车架工艺优化
（1）在前期车架尺寸管控项目及公差定义时，同步开展现有车架制造工艺工序公差调研，通过重复性验证实验调查收集工序公差实际值，计算尺寸链比对其与GD&T公差要求的符合性；
（2）将车架测点实际测量值比对其与GD&T公差要求的符合性；
当以上结论均为不满足要求时，则需要制定调整方案进行调整优化（如工序定位工装优化、焊接装配流程优化、部品质量提升、测量设备升级等），调整优化完成后再次收集数据进行分析,验证结果的符合性。
4 结语
尺寸工程对于产品的开发质量提升、降低成本方面起着很大的作用，我们可以汲取尺寸工程在车身开发、车架开发项目中的宝贵经验，将其推广到更多的系统甚至其他领域中去，使其得到更多的应用和普及，为产品的创新和质量的提升发挥更大的作用。
参考文献
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[2]黄亚辉，莫洁初.浅谈尺寸工程在机车开发中的应用[J].军民两用技术与产品，2015
[3]胡艳平，周亚龙，张涛，焦明青.基准统一在结构产品中的应用[J].科技展望,2017