- 汽車車身制造工藝基礎
- 田國富主編
- 8893字
- 2023-01-30 19:44:48
第四節 車身制造技術的發展
一、車身新材料與新工藝的應用
1.車身材料發展
為兼顧輕量化與碰撞安全性,普通鋼板和管材用量逐漸減少,而高強度鋼用量增加。同時,鋁合金和塑料及其復合材料的用量也增加較快,但價格較高制約其進一步擴大應用。目前,車身中已采用的輕量化材料主要有高強度鋼、鋁合金、復合材料、塑料、鎂合金等。下面將對各種材料的優缺點、力學性能、加工工藝與結構設計方法、經濟性和輕量化效果進行分析。表1-3列出了車身常用各種輕量化材料性能比較。由于數據來源不一,表中數據僅供參考。
表1-3 車身常用各種輕量化材料性能比較

車身外板材料的選擇主要考慮噴漆烘烤后具有高的屈服強度,能抵抗沖擊,同時具有耐腐蝕、抗老化特性,并在成形后有好的形狀凍結性。車身內板由于形狀復雜,需要具有較好的拉延成形性以及與其他零件之間較好的連接特性。
(1)高強度鋼 高強度鋼是指屈服強度為210~550MPa的鋼,屈服強度超過550MPa的為超高強度鋼。國際鋼鐵協會(IISI)《先進高強度鋼應用指南(第三版)》中將高強度鋼分為傳統高強度鋼(CHSS)和先進高強度鋼(AHSS),傳統高強度鋼主要包括碳錳(C-Mn)鋼、烘烤硬化(BH)鋼、高強度無間隙原子(HSS-IF)鋼和高強度低合金(HSLA)鋼。AHSS主要包括雙相(DP)鋼、相變誘導塑性(TRIP)鋼、馬氏體(M)鋼、復相(CP)鋼、熱成形(HF)鋼和孿晶誘導塑性(TWIP)鋼。AHSS的強度較高,主要應用于汽車結構件、安全件和加強件,如A/B/C柱、車門檻、前后保險杠、車門防撞梁、橫梁、縱梁、座椅滑軌等零件。先進高強度鋼具有較低的屈強比、較高的應變分布能力和較好的應變硬化特性,且力學性能更加均勻、回彈量波動小。同時,其碰撞吸能性較好,疲勞壽命也較高。
目前,鋼鐵材料在汽車車身上的使用仍保持相對穩定的主導地位,但是其內部結構已發生很大變化。主要變化趨勢是:高強度鋼的用量將有較大增長,而中、低強度鋼的比例將會逐步下降。例如,北美開發的PNGV-Class級轎車,其車身全部采用高強度鋼,質量只有218kg,與全鋁車身相當。
汽車使用的高強度鋼主要為板材與管材,車身上以板材為主。此外,采用液壓成形技術生產的高強度鋼構件也越來越多,如發動機托架、散熱器支架、儀表板橫梁、座椅骨架以及輕型車后橋殼和車架等。事實上,高強度鋼已成為頗具競爭力的汽車輕量化材料,它在抗碰撞性能、耐蝕性能和成本方面較其他材料具有較大的優勢。
(2)鋁合金
1)鋁合金的優點:
①具有高的比強度。
②由于具有良好的塑性,可以采用沖壓的方法進行加工,基本上不改變結構就可以使用原來的鋼板沖壓件的模具,對現在生產中的車型可快速實現輕量化。
③可焊接,具有良好的耐蝕性,回收利用性好。
④彈性模量小,因而可以較好地吸收撞擊能量(吸收沖擊的能力是鋼的兩倍),有利于在發生事故時保證乘員的安全。
⑤密度小(約為鋼鐵的1/3),可使整車質心降低,對提高汽車行駛穩定性有利。同時,還可以帶來累進效應,發動機和底盤都可以相應減輕。
2)鋁合金的缺點:
①成形性還需繼續改善。鋁合金板材的局部拉延性不好,容易產生裂紋。如發動機艙蓋內板因為形狀比較復雜,為了提高其拉延變形性能采用高級鋁合金,伸長率已超過30%,但仍比鋼差,所以在結構設計時要盡可能地保證形狀不突變,使材料容易流動以避免拉裂。
②尺寸精度不容易掌握,回彈難以控制,在形狀設計時要盡可能采用回彈少的形狀。
③因為鋁的硬度比鋼小,在生產和運輸中的碰撞和各種粉塵附著等易使零件表面產生碰傷、劃傷等缺陷,所以要對模具的清潔、設備的清潔、環境的粉塵、空氣污染等方面采取措施,確保零件的完好。
④不能像鋼板那樣采用磁力搬運和傳遞,要設計新的方案。
(3)鎂合金
1)鎂合金的優點:
①密度小(約為鋼的1/4,鋁的2/3),比強度(強度與密度的比值)高。
②具有良好的壓鑄經濟性、尺寸穩定性和機械加工性能,其板材的抗凹性也較強。
③鎂是地球表面含量豐富的金屬元素。
④吸振性好,受沖擊載荷時吸能性也較好。
2)鎂合金的缺點:
①抗鹽水腐蝕性差,與鋼接觸易產生電化學腐蝕。
②疲勞強度比鋁合金和鋼差,鑄造的綜合成本比鋁合金高。
③焊接性差,硬度低。
近年來鎂在汽車中的應用一直以較快的速度增長,盡管目前全球每輛汽車鎂合金的平均用量仍不高,但是汽車用鎂正以年均約20%的速度迅速增長,汽車上使用的鎂壓鑄件對減小質量和提高性能十分有利,鎂合金已成為汽車材料技術發展的一個重要領域。圖1-25所示為用鎂合金制造的汽車零件。
(4)塑料及復合材料件設計 塑料由于質量小、抗疲勞、易成型,在汽車內飾中有廣泛應用。其優點是可將復雜零件做成一體,質感好。但缺點是易老化、難回收。
車身塑料主要采用注塑成型。其過程為:顆粒狀的高分子材料(塑料)經過注塑機螺桿的擠壓和加熱,成為熔融狀態的、可以流動的熔體。在螺桿的推動下,塑料熔體通過注塑機噴嘴,模具的主流道、分流道和澆口進入模具型腔,成型出具有一定形狀和尺寸的制品。

圖1-25 用鎂合金制造的汽車零件
目前注塑成型法已在整個儀表板、油箱、保險杠、輪罩內襯、車頂、車門、轉向盤、行李艙蓋等零件制造中得到應用。
為進一步提高塑料的力學性能,以塑料為基體的復合材料逐漸得到更多的應用。
復合材料是指由兩種或兩種以上不同性質的組分材料,通過復合工藝,在宏觀上組成具有新性能的多相材料。其中有一相是連續的,稱為基體相,另一相為分散的,被基體包容,稱為增強相,它們之間的交界面稱為界面相。由于復合過程的物理或化學變化,各組分材料通過彼此在性能上取長補短,使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。
復合材料的特點:
1)輕質高強。普通碳鋼的密度為7.8g/cm3,玻璃纖維增強樹脂基復合材料的密度為1.5~2.0g/cm3,只有普通碳鋼的1/5~1/4,比鋁合金的密度還要小,而機械強度卻超過普通碳鋼。若按比強度計算,玻璃纖維增強的樹脂基復合材料不僅大大超過碳鋼,而且可超過某些特殊的合金鋼。碳纖維復合材料、有機纖維復合材料具有比玻璃纖維復合材料更低的密度和更高的強度,因此具有更高的比強度。
2)耐撞擊,斷裂韌度高。玻璃纖維增強復合材料的抗撞擊斷裂能力是鋼的5倍以上。復合材料的抗撞擊斷裂能力要比一般的金屬材料強得多。
3)減振、隔聲性能好。復合材料高的自振頻率避免了結構工作狀態下因共振而引起的早期破壞。同時,復合材料中的纖維與黏彈性聚合物基體界面具有吸振能力,因此其振動阻尼很高。對相同形狀和尺寸的梁進行的試驗可知,鋁合金梁需9s才能停止振動,而碳纖維復合材料梁只需2.5s就能停止振動。此外,復合材料的抗聲振特性也是很好的。用復合材料制成的汽車車身,具有良好的減振、隔聲效果,從而改善了乘坐舒適性。
4)設計性好。復合材料可以根據不同的用途要求,靈活地進行產品設計,具有很好的設計性。對于結構件來說,可以根據受力情況合理布置增強材料,以達到節約材料、減小質量的目的。對于有耐腐蝕性能要求的產品,設計時可以選用耐腐蝕性能好的基體樹脂和增強材料,對于其他一些性能要求,如介電性能、耐熱性能等,都可以方便地通過選擇合適的原材料來滿足。復合材料良好的設計性還可以最大限度地克服其彈性模量、層間剪切強度低等缺點。
5)電性能好。復合材料具有優良的電性能,通過選擇不同的樹脂基體、增強材料和輔助材料,可以將其制成絕緣材料或導電材料。
6)耐腐蝕性能好。聚合物基復合材料具有優異的耐酸性能、耐海水性能,也能耐堿、鹽和有機溶劑,因此,它是一種優良的耐腐蝕材料,用其制造的化工管道、儲罐、塔器等具有較長的使用壽命和極低的維修費用。玻璃纖維增強的聚酯基復合材料的耐腐蝕性能比金屬材料好很多,這就從根本上解決了作為汽車車身覆蓋件材料的耐腐蝕問題。
7)熱性能好。玻璃纖維增強的聚合物基復合材料具有較低的導熱系數,只有金屬的1/1000~1/100,是一種優良的絕熱材料。選擇適當的基體材料和增強材料可以制成耐燒蝕材料和熱防護材料。汽車車身外板覆蓋件采用玻璃纖維增強的SMC材料,使用溫度可以達到200℃,并可在較寬的溫度范圍內保持尺寸的穩定和原有的外形。
8)工藝性能優良。纖維增強的聚合物基復合材料具有優良的工藝性能,可以通過纏繞成形、接觸成形等復合材料特有的工藝方法生產制品。它能滿足各種類型制品的制造需要,特別適合于大型、形狀復雜、數量少制品的制造。能用模具制造的復合材料構件,可一次成形,從而減少了零部件、緊固件和接頭的數目,并可節省原材料和工時。
9)老化現象。在自然條件下,由于紫外線、濕熱、機械應力、化學腐蝕的作用,會導致復合材料的性能變差,即發生所謂的老化現象。復合材料在使用過程中發生老化現象的程度與其組成、結構和所處的環境有關。
目前塑料及其復合材料主要應用于車身、儀表板、前后保險杠、頂篷、座椅、車輪罩以及油箱、散熱器冷卻液室等部件。熱固性復合材料在車頂、行李艙蓋、翼子板、車身外覆蓋件上有一些應用;熱塑性復合材料在吸能保險杠、前端框架、儀表板骨架、備胎室、車門骨架、車身底部護板有應用。此外,GMT材料也有很多應用。
碳纖維增強復合材料是制造汽車覆蓋件的非金屬材料,在減小車身質量的同時,也能保持防撞性能。目前,寶馬(BMW)公司已在其開發的Z-9、Z-22車中大量采用碳纖維增強復合材料車身結構件,2003年M3系列車型上的頂蓋和車身結構部件采用碳纖維增強復合材料。大眾汽車公司在“2L車”CC1研究項目中,應用了較多的碳纖維復合材料,其中用于車身的比例高達45%。由于目前碳纖維的價格偏高,碳纖維增強復合材料車身僅僅是在高檔車型或小批量車型上得到實際應用,今后隨著大絲束碳纖維價格的進一步下降,預計將應用于更多的車型。可以說,未來潛在市場前景巨大。
2.車身成形與連接工藝發展
(1)液壓成形和內高壓成形 液壓成形是一種板料柔性成形技術。它采用液態的水、油或黏性物質作為傳力介質,代替凹模和凸模,使坯料在傳力介質的壓力作用下,貼合凸模或凹模而成形,是用于形狀復雜、強度高、成形性能差的材料的理想成形方法。液壓成形已用于鋼板和鋁合金板成形。
內高壓成形(Tube Hydro-Forming,THF)是在鋼管內增加軸向力和內壓力制造空心閉合截面結構部件的技術,適合于用碳鋼、特殊鋼、不銹鋼、鋁合金、銅合金等材料制造的幾何形狀復雜的空心件(如變徑管、空心變截面梁)。其原理是:先將管材置于一定形狀的模具中,在管件內部加入高壓流體(目前主要以水為主),輔以軸向施加壓力補償,把管料壓入模具腔體內成形。其成形所需的液壓力一般約200MPa,特殊狀況下甚至高達400MPa。其成形原理及成形后的零件形狀如圖1-26所示。內高壓成形已在汽車A柱、B柱、儀表板橫梁、車頂梁、側門橫梁、車架、散熱器托架和發動機托架零件上應用。

圖1-26 金屬管液壓成形原理與成形后零件
1—管坯 2—上模 3—軸向壓頭 4—零件 5—下模
內高壓成形技術和傳統的金屬板沖壓點焊成形相比具有如下特點:
1)一次成形,避免了連接。汽車上使用管件液壓成形的空心結構件可使質量減小20%~30%。
2)減少半成品零件數量。在成形過程中可一次加工出如發動機托架、頂蓋板架、門框等大型復雜形狀工件。與沖壓焊接件相比,副車架零件由6個減少到1個;散熱器支架零件由17個減少到10個。
3)降低模具費用。僅需要一套模具,而沖壓后再焊接則需要多套沖壓模具。
4)減少后續機械加工和組裝焊接量。以散熱器支架為例,焊接點由174個減少到20個,制造道次由13道減少到6道,生產效率提高66%。
5)提高強度、剛度及疲勞特性。成形過程中液體具有冷卻作用,使工件被“冷作強化”,獲得比一般沖壓加工更高的工件強度。
6)降低生產成本。某公司對已應用的產品進行分析,管件液壓成形件比沖壓焊接件成本平均降低15%~20%,模具費用降低20%~30%。
7)創新性。應用于新產品設計開發。
(2)激光拼焊板 拼焊板技術主要用于汽車工業,近幾年發展很快。拼焊板技術原來是為解決板材寬度不足的問題的,目前則大量用于將不同強度和不同厚度或不同表面處理狀態的零件毛坯通過激光焊連成一體,然后一次沖壓成形,減小了模具數量和后續工序數,提高了效率,保證了零件生產和裝配質量,減少了材料消耗,減小了質量,也有利于今后的回收。例如,一輛汽車采用拼焊板后零件的質量可降低24%,零件數減少19%,焊點數減少49%,生產時間降低21%。
拼焊板技術是目前滿足車身零部件各部位功能要求、材料選擇、板材尺寸、焊縫位置、成本、質量、強度和穩定性的綜合優化的有效工藝技術。拼焊板的焊接方法有激光焊、電阻輥壓焊、感應焊和電子束焊等。激光拼焊是目前較受歡迎的一種。它利用激光的高能量熔化鋼板,達到焊接的目的,具有疲勞強度高、焊縫硬度增加、影響范圍小、焊縫窄、表面平、接頭塑性好、焊接時間短、成本稍低等優點,但設備投資較高。
目前,大部分車門內板都應用了激光拼焊技術,如圖1-27所示。其關鍵技術包括板材厚度和材料品種的選擇、焊縫位置的確定、沖壓成形工藝成敗的分析等。
圖1-28所示為激光拼焊板與基板成形極限圖,圖中數據分別為鋼板厚度與屈服強度。
可見,由于焊縫的存在,材料變形受到牽制,主應變明顯降低。對于平面應變狀態極限點,基板的主應變達44%,而拼焊板只有30%,說明焊縫處的成形性較母材降低,因此,焊縫位置應避開幾何突變處以防主應變過大。從安全區的變形余裕度看,最大應變為14%,距離30%尚有16%的安全余裕度。
此外,變厚度板材軋制技術可有效避免不同厚度板材焊縫偏移及開裂問題。若將拼焊板或變厚度板用于熱沖壓成形還可進一步提高其成形性和沖擊強度,可用于汽車A/B柱及防撞梁。
(3)托克斯(TOX)連接
托克斯連接是可塑性薄板的不可拆卸式沖壓點連接技術。采用托克斯氣液增力缸式沖壓設備及托克斯標準連接模具,在一個氣液增力的沖壓過程中,依據板件本身材料的擠壓塑性變形,而使兩個板件在擠壓處形成一個互相鑲嵌的圓形連接點,由此將板件點連接起來(圖1-29),該工藝與點焊及鉚接工藝在性能、費用、工藝過程等方面的對比見表1-4。

圖1-27 采用激光拼焊技術的車身側壁零件

圖1-28 激光拼焊板與基板成形極限圖
FLD0—應變為0的平面應變點 εmin—次應變

圖1-29 托克斯連接原理圖
表1-4 三種連接方式比較

二、車身生產自動化與柔性制造技術的應用
隨著電子技術、計算機技術、機器人技術和人工智能技術的迅速發展,車身制造技術也進入了快速發展階段。汽車消費市場需求的個性化和多樣化,使汽車制造過程從傳統的單一品種、大批量生產向多品種、中小批量生產轉化。生產的批量性特點趨于復雜,安裝零件的品種、數量進一步增多,對零部件的接收、保管、供給、裝配作業指導等都提出了新的要求。
1.機器人技術
隨著機器人的功能和控制技術的發展,機器人被廣泛地應用到了各汽車公司的生產線上。機器人的使用,不僅減輕了工人的勞動強度,使裝配廠里的人數大大減少,還可以減少故障和事故的發生,提高勞動生產率。如英國羅孚集團的裝配廠使用的風窗玻璃安裝系統,裝備了帶有激光器的機器人、攝像機和電子計算機。首先,攝像機確定車身位置,然后按照控制器的指令,兩臺機器人舉起準備好的風窗玻璃送到檢查工位,檢查工位上配備的視覺系統計算機檢查風窗玻璃的形狀和尺寸,在風窗玻璃與所要求的參數相適應時,機器人即可將風窗玻璃安裝到窗框中。國內的一些汽車公司也將機器人技術應用到了汽車車身制造和裝配線上,圖1-30所示為車身沖壓自動化線,圖1-31所示為車身焊接自動化線,圖1-32所示為汽車裝配機器人。

圖1-30 車身沖壓自動化線

圖1-31 車身焊接自動化線

圖1-32 汽車裝配機器人
2.柔性生產裝配線
柔性生產裝配線是指能夠同時滿足一個或多個系列汽車產品生產要求,可以靈活改變夾具及運行方式,以適應無法預知的產品更新變化后的同類汽車產品裝配需要的生產線。因此,企業要利用一次改造在一個相當長的時期內滿足日益變化的多種車型混線生產的要求,同時又具有高的生產率,唯一的途徑就是采用可以滿足大量生產要求的柔性裝配線。圖1-33所示為德國寶馬汽車公司的柔性裝配線。柔性裝配線不僅能滿足和適應生產工藝和產品迅速變化的要求,還可以節省人力,提高產品質量。柔性裝配線具有以下特點:

圖1-33 寶馬汽車柔性裝配線
1)靈活的運行速度,可以適應不同生產節拍要求。
2)積放功能,使裝配工時具有彈性。
3)被輸送的產品能在任意位置停止,以滿足不同產品、不同裝配內容的不同操作要求,并便于實現自動化裝配。
4)具有可編程操作控制系統。
5)夾具具有靈活的裝夾方式和支撐方式,能適應多品種的裝配要求。
在汽車裝配生產中,柔性裝配輸送線的主要形式有積放式懸掛輸送機、自動葫蘆輸送機和滑撬式輸送系統。
3.模塊化裝配
模塊化裝配不僅可以大大減少總裝線上的裝配時間、降低生產成本、提高產品的可靠性,而且便于實現自動化裝配,圖1-34所示為模塊化裝配線。德爾福公司是模塊化供應的倡導者和領先者,德爾福公司首先提出了模塊化的新概念,并率先向奔馳公司在美國生產的M級車供應前座艙模塊。模塊化裝配結構一般包括:
1)車門模塊。在車門分裝線上,以內板為中心將門鎖、玻璃、玻璃升降器及密封護板等用螺栓安裝于其中部,再將其與車門外把手、車門鉸鏈、密封條及玻璃滑軌安裝在一起,形成車門模塊,然后再將其裝到車身上。
2)儀表板模塊。在模塊骨架上安裝儀表板、空調、離合器踏板、制動踏板及轉向柱等,分裝好后檢查儀表和開關的技術性能,然后裝到車身內。
3)底盤部件模塊。將分裝好的發動機和變速器總成、前懸架總成、后懸架總成、傳動軸、排氣管、油箱等底盤部件在線下合裝好后,再裝入車身。
4)車頭模塊。指安裝于車身前端覆蓋件上的前照燈、防霧燈、喇叭、發動機艙蓋鎖和散熱器罩等。

圖1-34 模塊化裝配線
三、車身尺寸精度與質量控制技術
車身精度主要是指車身零件的尺寸精度、幾何精度和裝配精度。也就是說,除了零件的外形精度要求外,還須有安裝硬點的裝配尺寸精度要求。尤其是作為裝配基礎的部件,如地板總成、門內板分總成等,是車身其他部件或總成的裝配基礎。裝配尺寸精度是由裝配夾具來保證的,必須嚴格控制裝配夾具的尺寸精度,這樣才能保證車身總裝后的尺寸精度,如門與門框的配合間隙、車身表面零件接縫處的齊平度等。所有零件的設計公差和裝配調整公差都要制定得合理。有關車身工藝分塊、產品定位參考點(主控制點)的逐級設計及車身制造精度分解體系等技術方法的掌握都至關重要。每個零件的設計、制造、檢測和裝配都要努力做到在統一的定位參考系統下進行,這樣才能夠保證車身的整體精度。可見,提高車身產品尺寸精度必須從產品設計開始,并貫穿于整個產品開發過程。圖1-35所示為國內某整車生產廠的車身制造激光在線測量系統,采用機器人式在線檢測裝置對焊接車身部件進行100%非接觸式激光測量,對生產過程的工藝狀態進行實時掌控,從而實現對產品質量的過程控制。

圖1-35 車身制造激光在線測量系統
1.車身制造“2mm工程”
(1)概述 車身工程是個龐大而復雜的系統工程,從設計到制造的每個階段都影響車身的綜合尺寸精度。例如,車身設計的尺寸偏差,沖壓工藝參數、模具磨損、回彈等形成的沖壓件尺寸偏差,裝配夾具定位、夾緊元件磨損或夾具設計不合理形成的裝配件尺寸偏差,焊接規范不合理或材料性能問題帶來的焊接變形等,都會影響車身的綜合尺寸精度。
為滿足大量生產時零部件的互換性并滿足客戶對產品的要求,車身產品尺寸精度問題一直困擾汽車行業。尤其是在當今結構輕量化的要求下,為了減小質量,略有超載或制造偏差時,就可能喪失功能,失去安全性和耐久性。例如,車門與門框的配合偏差直接影響車門的關閉性能和密封性,引發風噪聲,影響外觀,進而影響產品價值,失去市場競爭力。20世紀80年代末,美國轎車車身的綜合尺寸偏差為7~8mm,明顯低于日本的2mm水平,因此失掉了近30%的國內市場份額。在這種情況下,20世紀90年代初,美國開展了車身制造“2mm工程”研究,在短短三年內就使車身制造水平趕上了世界先進水平,制造偏差縮減到2mm,迅速奪回了市場份額。
汽車產品“2mm工程”就是從系統的觀點出發,對汽車產品采用車身制造綜合誤差指數,即六倍標準差“6σ”來控制車身制造質量,從而用最經濟的制造成本提高汽車產品的整體質量。這個綜合誤差指數不是車身制造質量測量數據的實際偏差,而是車身制造尺寸穩定性指標系統分析后的綜合評價。目前,國外汽車企業不但在整車制造上應用“2mm工程”的原理,而且在零部件制造上也應用“2mm工程”的原理。可以說該工程是一個國家制造業技術水平的綜合反映。
“2mm工程”的本質是建立數據驅動的制造質量控制體系,通過對制造數據建模分析來識別車身制造尺寸偏差源,保證車身制造工藝的穩定性,最終提高整車的配合精度。其核心是采用先進的車身測量技術,建立從沖壓工藝、加工裝備到裝配過程協調一致、高效的測量系統,并通過數據分析和積累,將人為的經驗管理上升到科學管理。
(2)“6σ”質量工程 在三坐標測量機(Coordinator Measuring Machine,CMM)坐標測量系統中,一批白車身上,同樣的一個尺寸檢測點所測得的數據可被認為是一個隨機變量,并且大量的實踐經驗與理論分析表明,測量偏差服從正態分布。若隨機變量x服從正態分布,則x的概率密度為:

式中 μ——均值,;
σ——標準差。

f(x)曲線(圖1-36)有如下特點:
1)曲線對稱于x=μ。
2) f(x)最大值在x=μ處,為。
3)在(-∞,μ)內單調遞增,在(μ,+∞)內單調遞減。

圖1-36 尺寸數據的正態分布
經過計算,分別在μ附近σ、2σ、3σ范圍內對f(x)積分,有下面的等式:

式(1-3)表明,在正態分布下,幾乎所有的點都落在6σ的范圍內。
因此,如果產品某檢測點名義尺寸為x0(=μ),按正態分布的原則,其公差可取為±3σ,如圖1-37所示,分等級如下:
1)|x-x0|≤Δx/3為A級精度,約占68.3%(優)。
2)Δx/3<|x-x0|≤2Δx/3為B級精度,約占27.2%(良)。
3)2Δx/3<|x-x0|≤Δx為C級精度,約占4.2%(合格)。
4)|x-x0|>Δx為D級精度,約占0.3%(不合格)。
可見,σ是衡量測量數據穩定性或重復性的重要參數。“2mm工程”的實質就是控制6σ≤2mm。

圖1-37 測量數據等級分布特性
2.車身產品尺寸管理
為了保證產品質量,各大汽車公司都設有尺寸管理部門,其主要任務是將客戶對產品質量的要求轉變為尺寸目標,包括總體尺寸和精度(Global Dimensioning and Tolerance,GD&T),將精度目標分派到各級,制訂定位參考策略并進行精度優化等。
車身制造精度問題從產品的開發階段就要考慮。從設計到制造的每個工藝過程,都要圍繞總目標(例如“2mm工程”)加以落實,才能保證車身的總體裝配精度。這就要求設計部門、生產部門和質量檢驗部門協同起來進行產品尺寸管理,共同開發創建產品的質量體系。