轿车制造的尺寸偏差控制日益成为工业界和学术界的热点研究问题之一。某公司在总装过程中发现前端模块无法快速安装在白车身上，通过对前端模块测量，发现零件尺寸合格。通过测量白车身机舱左右前纵梁上的前端模块安装孔，发现安装孔Y向测量值超差，造成前端模块无法安装。为解决前端模块的安装问题，必须提升白车身上安装孔的精度。

3D CS公差分析
1 .创建3D仿真模型
3D仿真模型以数字模型为刚体，不考虑手动调节带来的尺寸公差变化。在分析时，将焊接工艺以及单件成形公差视为主要的影响因素,工装公差次之，所有3D计算结果基于±3δ的原则下建立。3D仿真模型的创建过程如图1所示。

为仿真分析白车身前端模块安装孔精度问题，需按照焊接工艺流程创建白车身仿真模型，涉及的零件较多，尺寸链较长，焊接工艺流程如图2所示。

为保证前端模块装配要求，创建测量F010X控制前端模块X向安装面，测量F010Z和F020Y控制前端模块安装定位孔Z、Y向尺寸。F010X和F010Z为白车身上的左、右前纵梁前段总成上的散热器安装孔（H01-L/R）之间的X向功能尺寸和Z向功能尺寸，F020Y为白车身上的左、右前下吊架分总成上的前横梁安装孔（H02-L/R）之间的Y向功能尺寸，创建的3个测量位置如图3所示。通过对白车身功能尺寸的控制将整车装配要求分解到对关键零部件尺寸特征的相关要求，并以此指导产品结构与工艺设计的优化。

2.模型零件公差输入
仿真模型涉及的零件较多，而且都为钣金件。依据钣金冲压行业内加工能力与冲压专业确认的通用公差表，模型零件输入的公差如图4所示。 

3.仿真结果及分析
仿真分析采用2 000个样本，并假设所有零件均做刚性处理，不考虑装配力、膨胀力、重力、焊接变形和回弹的影响。所有零件的公差只考虑6σ范围，几何特征的公差为对称正态分布。验证目标为测量前端模块X向安装面F010X、前端模块Z向定位安装孔F010Z、前端模块Y向定位安装孔F010Y均满足小于±1.0，理论计算分析结果超差。如图5所示，仿真分析结果的超差率（即样本偏差超出验证目标的不合格率）不大于5%即认为满足装配要求。

由图5可以看到控制前端模块X向安装面的测量F010X理论计算结果为2.5，超差率为25%，控制前端模块Z向安装定位孔的测量F010Z理论计算结果为2.8，超差率为40%，控制前端模块Y向安装面的测量F020Y理论计算结果为2.2，超差率为10%，三个方向均不满足装配要求。即前端模块安装超差可能性大。

措施及效果
F010X、F010Z及F020Y公差理论计算分析结果超差，主要因为仿真模型是白车身总成，涉及零件较多，尺寸链较长，通过加严单个零件的公差对计算结果改善微小，而对标其他车型，发现相似焊接工艺流程的车型此处测量值均符合要求，而且焊接夹具均已投产，通过改善工艺流程缩短尺寸链的方式不易实现。通过对标相似车型发现产品设计结构Y向处于开放状态，焊接完成后运输过程中开口尺寸不易控制。左、右前纵梁本体存在基准转换的情况，造成X向、Y向计算结果多了一层公差累积。
针对分析结果，采取了以下整改措施：
（1）针对产品设计结果发现Y向处于开放状态，为防止在运输过程中车身Y向变形，在车身车间预安装前防撞梁；
（2）针对左、右前纵梁本体基准转换的问题，在零件GD&T图纸中加严基准转换孔的位置度公差至0.2 mm；
（3）通过与产品工程师沟通，将白车身机舱左右前纵梁上的前端模块安装孔放大，即F010X、F010Z及F020Y控制公差在±1.5 mm范围内。
整改后对8辆白车身进行前端模块白车身安装点F010X、F010Z及F020Y进行测量，测量结果如图6所示。可以看出，F020Y所有测量值均符合要求，F010X、F010Z有极少测量值超差（考虑单个零件的合格率问题），前端模块白车身安装点基本满足安装要求，问题整改效果明显。

结论
合理的产品结构设计能降低尺寸偏差过大的风险，合适的公差要求能使得生产成本控制最优化。尺寸分析在车身质量整改中的应用是通过对设计方案进行评估、选择和优化，来创建虚拟验证模型，并采用设计公差进行虚拟分析，根据分析结果对产品结构、定位与公差、工艺方案等进行优化，对车辆质量提升提供建议和意见。通过对实车测量数据整理与分析，明确质量缺陷的根本原因，制定相关改进方案，并运用公差分析方法对改进方案进行验证，减少重复修改的次数，以达到最短时间最小成本的质量提升。