王珂等
摘要：汽车尺寸工程评审在十年前主要注重DTS定义的可实现性分析，所以评审方法主要是采用尺寸链计算分析公差分配的合理性。近几年随着客户对汽车外观内饰间隙面差精致度的述求，尺寸工程评审将工作重心转移到了造型分缝及断面评审上，从源头上去识别DTS定义的合理性。
关键词：尺寸工程；感知质量；DTS间隙面差；A面
中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2018）01-0014-06
引言
近年来中国汽车消费市场日益成熟，消费者的消费理念也日趋理性。人们购车时往往乐于在外观、价格、性能等方面寻求合适的平衡点，其中外观感知质量即是对质量的直接要求，而且随着汽车社会的发展这种要求也越来越高，汽车制造的高水平同样体现在做工精致上。
如何能在汽车造型、A面及结构设计中就将外观的做工精致考虑进来，是所有汽车整车厂尤其是自主品牌尤其需要注意的，因为做工精致绝对不是仅仅在制造过程中去控制就可以实现的，它一定是从最早的造型分缝到后续的产品结构设计，工艺设计中就应该被充分考虑，并且通过前期的油泥模型、铣削模型、快速样件等每一轮的模型验证过，最后在实车调制制造过程中，严格控制零部件及白车身的实物质量，同时对前期的设计进行查漏补缺，通过每个调试阶段的实物评审后，最终才能在客户那里接受最后的检验。
2基于用户感知的汽车尺寸工程评审方法概述
2.1汽车尺寸工程评审流程
一套完整的汽车尺寸工程评审流程应该包含DTS开发，DTS验证及修正，DTS总结三个过程，如下图1所示，在汽车公司尺寸工程专业发展的早期，尺寸工程专业在DTS开发过程中投入过少，往往将精力重点放在了制造可行性，即工艺可行性分析及DTS的验证回顾工作中。
过去十年里，汽车尺寸工程评审的工作主要集中在制造的可实现性分析上，尺寸工程师在DTS设计阶段，主要是做尺寸偏差分析，以二维尺寸链计算为主，最近几年三维尺寸链开始普及，根据产品的定位设计及结构分析，通过尺寸链计算，来确定配合产品的内外部间隙面差DTS定义中的公差带是否合理，通过评审，体现在DTS的发布文件中。
这种评审方法带来的问题：尺寸工程最终向客户交付的是拥有精致美学感知间隙面差的车，而客户并不关心我们间隙面差的公差带是否定义合理，尺寸工程的评审方法无法很好地满足客户的直接需求。
而基于用户感知的汽车尺寸工程评审方法则将工作重点集中在DTS美学目标的设定及评审上，包含间隙面差理论值的设定，公差带的设定，R角的设定及平行度对称度的设定，而DTS评审的内容除了曾经的数据符合性、功能可行性、公差可行性即工艺可行性以外，新增了美学感知的评审。
2.2汽车尺寸工程评审内容概述
在DTS开发过程中，尺寸工程主要的工作是牵头DTS的定义，定义内容包含间隙面差的名义值、公差带、R角定义及平行、对称度，如下图2所示。
在DTS初版定义完成后，紧接着就需要开展DTS的评审工作了，DTS的评审工作内容主要包含数据符合性的评审、功能可行性、公差可行性、工艺可行性及美学感知五方面的评审。
其中数据可行性的评审主要内容是：保证A面数据与DTS定义的符合性，针对每一版发布的A面进行数据校核，检查间隙、面差定义的均匀性，是否有突变的面，R角的数据是否与定义一致，如图3所示：
功能可行性的评审内容主要是：需要考虑两种状态，一种是理论的间隙面差定义下的运动校核，另一种是间隙面差在公差带的极限位置时，是否会产生运动干涉的风险，两种运动校核接收标准不同。还有可开启零件的冰冻试验对间隙的要求，运动件对过冲的功能间隙要求等，如图4所示。
公差可行性的评审内容主要是：利用二维或三维尺寸链计算，分析公差带的制造可实现性，如图5所示：
工艺可行性评审的主要内容是：冲压工艺专业需要考虑外覆盖钣金件圆角的冲压可行性，油漆工艺需要考虑电泳液通过对最小间隙的要求等，如图6所示。
美学感知评审的主要内容是：在A面数据发布的节点，通过对A面的虚拟渲染模型及实物铣削模型，分析分缝间隙的目视均匀性、分缝间隙的穿透性、视觉间隙的大小、面差在公差带范围内波动时的分模线外露、多条分缝交汇处形成的孔洞现象，如图7所示：
3基于用户感知的汽车尺寸工程评审方法应用
3.1美学感知评审的区域划分
外部区域主要按前脸、侧脸及上脸、后脸三個区域划分，如下图8所示，前脸的重点分缝线用红色标示，侧脸及上脸的重点分缝线用绿色标示，后脸的重点分缝线用蓝色标示。
内部区域主要按主副仪表区域，如图9所示，重点分缝区域已经标示，侧部护板区域，如图10所示。
而内外部的其他区域，一部分是由零部件的供应商来定义的，比如保险杠内部的格栅与表皮、表皮与雾灯的配合界面、门护板内部的扶手与按键的配合界面，一部分是由于美学感知的敏感度不是很高，比如地毯及行李箱内部毛毡件，这部分暂未纳入到DTS美学感知评审的重点区域中来。
3.2美学感知评审在汽车尺寸工程评审中的应用
3.2.1关注分缝间隙的目视均匀性
涉及分缝间隙目视是否均匀的都是分缝线比较长的界面，在车身上前脸主要有机罩与翼子板的分缝线，机罩与前保的分缝线。侧脸主要有翼子板、前门、后门三条分缝线，后脸上主要就是背门、行李箱与两侧的Y向分缝线了。
其中最为复杂的分缝线是机罩与翼子板的分缝，机罩与翼子板配合断面按照配合的角度不同，可分为三种划分形式，如下图所示，第一种断面形成的机罩与翼子板的间隙是纯Y向的，如图11所示，第二种断面形成的机罩与翼子板的间隙是分别有Y向和Z向分量的，如图12所示，第三种断面形成的机罩与翼子板的间隙是纯Z向的，如图13所示。
目前三种断面理论的间隙都是均匀的，但是面差的设计往往是变化的，第一种断面设计时要考虑面差公差的波动，定义好极限公差位置的面差值。面差的变化对视觉间隙影响比较大，第一种断面形式机罩与翼子板是Y向间隙时，理论面差一般要定义机罩低进翼子板1mm，这样极限公差位置时，机罩与翼子板是平的，如果机罩高于翼子板，易给人视觉感受机罩没有关闭好的感觉。
对于第三种断面，机罩与翼子板是Z向间隙时，要定义机罩面差高于翼子板。这样定义在正视角度时，间隙可以保证不可视，看起来车型前脸很宽，易给客户带来车的体积很大的感受。
而第二种断面形式，机罩与翼子板的间隙分别有Y向和Z向分量的，分缝线是最为复杂的，机罩与翼子板的大致分缝线走势如下图三种，在这三种的基础上会演变出其他细微的调整方式，这种分缝形式形成的间隙极易在弧度较大的区域形成视觉间隙不均，如下图14所示红色圈出区域。
针对第二种断面形式中弧度较大的区域，因为这种分缝的线同时有Y向和Z向的分量，所以从不同的视角看，对间隙均匀性的感受也不同，在应用虚拟渲染在面差极限位置时看整段间隙时，要考虑正视角、侧视角、后视角、45度视角四个方向，在面差极限位置时，视觉间隙是否可以接受，如果不能接受，需要调整面差的公差带或理论值。
3.2.2关注分缝的间隙穿透性
在一些钣金翻边较短的区域，比如翼子板与大灯的配合界面，机罩与翼子板的配合界面，尾灯与侧围的配合界面，要特别检查极限间隙面差位置上，钣金的边缘是否会外露。一般由于冲压件成型原因，翼子板最短处的翻边只有3mm，当间隙面差在公差范围内时，就很容易露出翼子板的钣金翻边。所以在做理论面差设计时，尽量要把翼子板的位置藏在下部。比如下图15中大灯与翼子板的面差定义，翼子板的钣金边缘在大灯与翼子板面差波动时有外露。可以考虑在大灯周边增加密封条来进行遮蔽钣金边缘，如下图16中翼子板与侧围A柱的分缝中，翼子板里板的钣金边缘在间隙是理论值的状态下就有外露。在设计时应该严格避免这种内部钣金外露。
3.2.3关注视觉间隙的大小
首先需要明确的是测量间隙和视觉间隙是不同的，也就是说我们用塞尺测量出来的4mm，不代表我们眼睛感受到的就是4mm的间隙，在关注两个零件配合形成的视觉间隙时，有三个因素是需要考虑的，一是理论的缝隙的间隙定义值，第二是两个部件的圆角设计，第三是两个部件的面差配合定义。这三个因素共同作用，形成了我们感受到的视觉间隙。
对于第一个因素，很好理解，理论间隙定义的越大，视觉间隙也相应地大。
而第二个因素，如下图17和18所示，间隙理论值同样定义3mm时，左侧零件的R角不同，形成的视觉间隙是不同的。理论上在间隙和面差定义一致的情况下，R角越大，视觉间隙越大。
对于第三个因素，面差影响视觉间隙的情况，如下图19所示，机罩与翼子板的测量的最小间隙是4mm，当机罩高出翼子板时，由于机罩遮盖了翼子板的圆角所以视觉间隙红色箭头标示的与测量的最小间隙相差不大，而如下图20所示，当机罩低进翼子板时，翼子板的圆角会外露，红色箭头标示的视觉间隙将远远超过测量的最小间隙。所以我们在做虚拟渲染模型评审间隙面差时，如果发现下述的面差影响视觉间隙的情况，应该考虑机罩与翼子板面差极限的情况下，仍要保证机罩高出翼子板，所以理论值最好定义为机罩高出翼子板1.2mm，当面差在公差带正负1波动时，仍可以保证极限位置机罩没有低进翼子板。
3.2.4关注面差在公差带范围内波动时的分模线外露
一般零件的分模线比较锋利，特别是灯具的分模线，所以在设计时，尽量都会将分模线藏在零件的面差下面，要保证分模线不可视，但是有时候设计师没有考虑零件的公差波动，所以当面差在正常公差范围内波动时，零件的分模线就露到了零件的外观面上，当客户正常手摸外观面时，就会感觉到刮手。所以尺寸工程师必须校核在DTS定义的极限公差下，仍要保证分模线不露出来。特别是大灯和尾灯、镀铬装饰条区域，这个校核是设计阶段必须做的。
现在为了配合造型的需求，多数尾灯采用双色注塑的工艺，尾灯的分模线在黄色尖角处，如果尾灯尖角高出侧围，会造型尾灯黄色尖角处的分模线刮手的缺陷。对于尾灯和侧围的断面如上图21所示的车型，考虑到尾灯与侧围的面差波动在正负1mm，所以设计侧围与尾灯面差时，一定要将侧围定位为高出尾灯尖角处1mm，在面差极限位置波动时，尾灯尖角可以和侧围平齐，不会高出侧围造型尾灯尖角处分模线刮手的问题。
3.2.5关注多条分缝交汇处形成的孔洞现象
孔洞现象有时因为分缝的原因无法避免，在多个零件交汇的边界处必然会形成孔洞现象，但是会引起客户不悦的孔洞就会定义为缺陷了，多数情况下，设计上对分缝、圆角做优化，可以降低客户对孔洞的敏感度，从而减少孔洞的缺陷。
如下图22中，侧围与背门的圆角均比较小，在3mm以内，背门与侧围的间隙及固定灯与移动灯的间隙上下均匀，没有形成明显的孔洞现象。而如图23所示，由于分缝原因，使得背门与侧围的视觉间隙大，固定灯与移动灯的视觉间隙相对较小，再加上固定灯的圆角比较大，形成了比较明显的孔洞效果。
一般孔洞缺陷的改进手段主要有修改分缝线，增加密封胶条，局部熏黑处理等，比如下图24所示，尾灯上部分缝线做一个缺口，可以弱化孔洞现象。如下图25所示，尾灯带密封条，可以减弱尾灯、侧围和背门形成的孔洞现象，如下图26所示，因为固定灯和移动灯外圈采用了熏黑处理，所以侧围与背门、固定灯、移动灯形成的孔洞效果减弱。
4结束语
基于用户感知的汽车尺寸工程评审方法应用展望
根据汽车市场形势，产品的更新换代的加快是产品取得市场先机的条件之一，车型项目从立项到投放市场的周期越来越短，而車型的造型为了迎合消费者的审美，越来越复杂多变。尺寸工程专业也必须以客户的需求为目标，从设计源头的评审开始研究到制造环节的匹配尺寸控制，最终为客户交出精致美学感知的车辆。
目前东风汽车公司技术中心的尺寸工程专业正在从基于制造的评审向基于用户感知的评审过渡，未来我们将更关注用户的需求，为制造能给客户带来精致感知的车辆而努力。
