4 公差设计规范
公差设计规范
1使用范围
本规范适用于轿车的产品尺寸和公差设计,作为产品设计、模具、夹具、检具、测量、过程控制等开发和制造过程中的参考依据。本规范适用于以下对象的几何尺寸和公差设计:
● 轿车车身 ● 轿车车身冲压件
● 轿车车身焊装总成(即由冲压件焊装而成的部件)
2公差选用的三原则
汽车车身及零件的公差系统是汽车质量系统的一个重要组成部分。车身的精度是其他质量项目的基础。公差选用必须按汽车相关各项功能要求来决定。必须选用是现有工艺可行的公差。
原则A:
汽车车身及零件的公差系统与整车质量的关系。由于车身是整车的结构基础,车身的精度在很大的程度上决定了整车的外观质量和功能。
原则B:
强调功能性。必须深刻的理解各项功能的具体要求,以及车身精度对于各项功能的直接和间接影响。公差过松则造成质量问题,如果过紧,则提高生产成本,浪费资源。
原则C:
关注工艺可行性。车身精度控制对于现今的技术是相当困难的,现有的模具技术是车身精度的瓶颈。设计工程师必须了解每个公差的实际可行性。
为了制定切实可行的公差,设计工程师应以功能为目标,以工艺技术为其局限,找出可能的最佳质量目标。
3允许公差系统的结构与分类 3.1 允许公差系统的结构
(1)公差系统的统一性
本文件规定了对冲压件,分装总成,及时车身的统一的制造精度要求及相应的允许公差。虽然不同等级的车有不同的质量标准,但是,所有中级车的设计精度是一致的,遵循一般规范性要求。因此,此系统适用于一般的车型,公差系统不因车而异。
(2)公差的标注必需性
车身,分总成,及其钣金件的设计图必须有明确的精度要求,公差的标注就是表达此精度要求。同一件在不同工艺过程中,如果其形状有变化,必须按过程分开标注。
为了保证设计图的简明扼要,只在有精度要求的地方才考虑加标注。即使是有精度要求的地方,也可能不需要加标注,而由未注公差标准来统一控制。因此允许公差的标注分二类,即明文的标注公差和未注公差表。
未注公差的作用是规定一个车身系统的一般精度要求。在有精度要求,但未加标注情况下,未注公差就作为不言而喻的公差。
标注公差则分二类,第一类是有特殊需要的尺寸及关键尺寸,例如,特别紧的公差要求,有的是由功能需要而来。这是必须标注的。同一件在不同工艺过程,如果尺寸有变化,必须按过程分开标注。第二类是可标注可不标注的,按未注公差亦无不可,但是标注了会使图简单易读。这由设计者按具体情况而定。
(3)相对公差和绝对公差
绝对公差是那些以整车坐标系统(World Coordinate System)或以零件坐标系统为基础定义的误差,在CAD系统中,几何特征,通常是点,线,和面,都以此类坐标系统为基础而定义,简明扼要,比较方便。绝对公差是以此定义为基础而建立的误差系统,因此也简单明了。然而,此类公差,可能会带入没有必要的精度要求。
相对公差则包括两个或两个以上的点,线,和面,互相之间的关系。这一类关系(特征)通常是距离,也可以是角度。例如内饰件在门内板上的安装孔。其相对位置之间的距离要控制,以利于安装,相对公差要标明。然而内饰件与整车的关系则不关键,就让未注公差来保证。
从广义的角度看,所有的距离(长度)和角度上的公差都是相对公差,因此,孔径公差是相对公差。投影到某一平面的长度和角度公差也是相对公差。门与门框的配合公差亦是相对公差。
对称公差也是一种相对公差,无论是尺寸(长度或面积),还是角度,或是位置。
使用相对公差能达到绝大多数功能方面的要求。将其以绝对公差来表达,势必增加工艺难度,从而提高成本。因此,尽可能使用相对公差和避免使用绝对公差有其经济意义。
3.2 冲压件的分类与不同状态
冲压件按其在白车身整车上的功能分为三类,A类是外表面件,其要求最高,其次是B类,主要是关重结构件。最后是C类,主要是加强件,如支架之类。
冲压件在安装过程中,随着状态的变化,(单件状态,分总成状态,车身总成状态)误差逐步增加。下图表达了这个变化。
公差分类:
±1.0
±0.7
±0.5
A类:
外覆盖
B类:
除A类外可见件 C类:
不可见的简单件
3.3 面和边缘的分类
面分为外覆盖面,匹配面,和一般面。外覆盖面只有一种级别,即A级。结合面和一般面分二级,即B级和C级,没有A级。钣金件的边分二级,即B级和C级,没有A级。
一个件可以有不同级别的面和边组成。例如,侧围外板,是A级件,但是
其四分板和门框是B级面。其B柱是B级面,但是A柱和B柱上的装配面是A级面。
由此可见,执行者的难度在于如何确定面和边的等级。设计人员必须按功能和工艺的要求来定。设计人员可以参考所附的钣金件分类例证。
下表是以上几个方面的总结,也是上图的细化。 面,线,宽度等在不同状态与分类情况下的一般公差:
4冲压件、分总成及白车身允许公差 4.1冲压件的未注允许公差表
4.2 分总成的未注允许公差表
4.3 整车的允许公差
测量点的公差按照其所在面而定。如果是A面公差是±1.0毫米,如是B面,公差为±2.0毫米,C面上的点则是±2.0毫米。B面与C面没有差别了。这是因为B件大都为结构件,与其他件关系密切,也就是被制约。相对而言,C件比较自由,由其他件传递过来的误差要少一些。两者就变得很接近了。
通常,如果测量点位于夹具的控制点上,其公差可以更取下限。因为车身按由外向内的装配方式,误差被推往车内,外面的误差较之车内误差要小一些。这和实际情况相一致。
4.4 工艺装配缝的允许公差
装配缝的允许公差是建立在装配面公差的基础上的。因此,其公差可以由装配面的公差用统计学方法推算。实际应用时,其顺序则相反,是由装配缝的要求来定装配面的级别。例如,粘接缝要求相对高,两装配面都应是B级。缝最宽处应小于1.5毫米。
点焊枪有压合作用,装配缝的允许公差可略为宽松一点。其中,对头接相对要求紧一点,搭接则相对松一些。具体地说,假如两边都是10毫米的翻边,装配缝最宽处应小于2.0毫米。搭接缝应小于3.0毫米。如果一边是翻边,另一边不是翻边,装配缝最宽处应小于2.5毫米。
4.5 允许公差标注
5标准车身和手工样件的允许公差
标准车身是由标准白车身及与其相配的门和盖组合而成。这是样车过程后期的定型车。数模将根据此车来改动和定型。内外饰也将以此为根据来改动。
在本规范4.1款中,规定了不同等级的车有相同的设计精度, 但是不同等级的车有不同的试制精度。等级高的车,较之等级低的车,其试制精度要求会相应的高。为了实现高精度,其模具及冲压件的精度也会相应的高。一旦达到其试制精度,模具的改动就停止了。如果功能评估(FE)的认可通过,数模的改动就开始了。显然,等级高的车,其数模改动会相对地少。
5.1 标准车身的允许公差(试制精度)
I级:
95%的测点应在±1.5 毫米以内。其中95%的焊装控制点。应在±1.0 毫米以内。门/盖与框之间的缝,宽误差±0. 5 毫米,宽均度0.75 毫米/300 毫米,平度±0. 5 毫米。
II级:
95%的测点应在±2.0 毫米以内。其中95%的焊装控制点。应在±1.25 毫米以内。门/盖与框之间的缝,宽误差±0.75 毫米,宽均度1.0 毫米/300 毫米,平度±0.75 毫米。
III级:
95%的测点应在±2.5 毫米以内。其中95%的焊装控制点。应在±1.5 毫米以内。门/盖与框之间的缝,宽误差±1.0 毫米,宽均度1.5 毫米/300 毫米,平度±1.0 毫米。
5.2 手工样件的允许公差
在一般情况下,标准车身是由手工样件的钣金件装配的,而手工提样件的钣金件的制作时,拉伸模已经完成调试或基本完成调试,打孔及修边模尚未完成。因此,形状误差应该与全模样件相当。但是,因为基准孔不是冲压模制作的,测量的形状误差也可能略微偏高。如果采用数控激光切割机,手工提样的钣金件的误差与全模提样的误差应当相当接近。
下表为手工样件的钣金件的面,线,宽度在不同状态与分类情况下的公差:
6生产车身的允许公差
经过功能评估(FE)的认可后,数模以及设计的目标值应按测量值的中值做相应的修改。修改后一定阶段(通常由设计制造部门共同确定),车身的质量应达到:
以一百辆为单元:
90%的测点应在±1.5 毫米以内。 所有的相对精度应在±1.0 毫米以内。
或者:每辆整车测点的通过率达到90%(且必须满足关键尺寸的测点必须合格)。