GD&T、GD&M的设计与应用(一)

12011年1月14日车身技术研究所尺寸工程室中国长安汽车股份有限公司汽车工程研究院GD&T、GD&M的设计与应用谭鹏6792111122011年1月14日目录目录”一:尺寸工程概述(2011.1.10～1.13第一次)”二:GD&T-工程师的语言”三:GD&T、GD&M的标注方法(1.13～1.18第二次)”四:GD&T的设计方法(1.19～1.21第三次)”五:GD&M的设计方法”六:GD&T、GD&M在项目中的应用32011年1月14日第一章尺寸工程概述42011年1月14日1.1什么是尺寸工程1.2尺寸工程做些什么1.3尺寸工程有什么作用52011年1月14日1.1什么是尺寸工程尺寸工程是一个系统的、新兴的工程领域，从各工程制造领域的传统工作方法中提取出来用以规范化、系统化开展此类工作的全新的系统。以满足客户质量需求为目标，以车身装配尺寸精度为核心，从车身造型、结构、工艺、制造、检测和管理等各个环节对车身尺寸与公差系统进行优化，在各部门协同的同步小组同步开发模式下，有效缩短新产品开发周期、降低开发成本并保证大批量制造质量的稳定和持续改进。1.1.1、尺寸工程定义62011年1月14日1.1.2、尺寸工程概述尺寸工程是一个覆盖产品设计、零部件制造和装配全过程的系统工程，包括概念设计阶段的配合间隙（gap/flush）目标值的定义、零件设计阶段的零件定位方式和尺寸公差、形位公差定义、制造装配阶段的装配偏差分析等，并且根据定位、公差图纸进一步延伸并影响到零件的模具设计、夹具设计、检具设计和测量设计等。因此，尺寸工程的实施可以系统性地监控和改善整车制造质量。72011年1月14日1.1.3、引入尺寸工程的原因汽车制造是一个系统集成工程，包含14000~16000个零部件，超过800个供应商。“为什么我们大灯装配总是有缺陷、总是需要工人的调节？”“为什么总装工人总是抱怨这里或那里不好装配？”……国外的汽车研发经验表明:“这些问题通过开展系统的尺寸工程,才能根本解决”。82011年1月14日车身尺寸偏差的来源：车身尺寸偏差的来源：„零部件间的干涉„工装,夹具定位的不稳定性„零件本身的偏差„焊接变形„操作的影响干涉设计偏差缝隙不合理公差分配不合理连接方式不合理工具磨损人为因素焊接因素装配过程偏差模具设计不合理冲压工艺不合理人为因素过程因素车身制造偏差零件制造偏差人、机、料、法、环、测92011年1月14日„车身设计阶段，往往要求零件的设计公差尽可能小，然而允许的公差越小，零件制造的成本就越高。„车身制造质量还受到零件制造、装配过程因素的影响。研发冲压件焊接组件分总成白车身质量目标批量生产冲压件yesNo„轿车的开发工作一直采用顺序的串行工程方法小结：由于车身装配是位于车身开发的后期，在设计过程中如若不能及早考虑车身零件制造、装配过程中的偏差产生因素，最后的车身制造质量就很难符合设计的初衷。而这仅仅依靠设计者的经验和判断是远远不够的，尺寸工程在车身设计最初阶段的介入显得非常必要。使设计与制造、装配有机地融合是开展尺寸工程的任务和目标。102011年1月14日‡尺寸工程的目的„减少成本和加速试生产„缩短项目研发周期„保证车身外观、保证装配和实现功能要求„返回到根本的工程化手段„有组织并有效的利用最新工程技术„一次性设计对变更量提前介入过程开始量产开始产品制造过程、装配过程更加容易（如提高原材料利用率，减少工序返工）产品间隙配合、外观得到改善减少车间精调需求改善流程（如减少生产进程中的冗余工作）缩短工时降低复杂性（如减少设计变更，简化制造操作）提高一致性与可靠性更好的可维护性与可修复性…112011年1月14日产品设计方案一产品设计方案一产品设计方案二产品设计方案三……产品设计方案一基准及公差方案一基准及公差方案二基准及公差方案三……产品设计方案一工艺设计方案一工艺设计方案二工艺设计方案三……产品设计方案一测量方案一测量方案二测量方案三……整车尺寸公差目标尺寸工程设计的系统开展,将帮助我们在满足整车尺寸目标的前提下,正确的开展产品结构设计、基准及公差设计、工艺方案设计及测量方案设计;同时系统掌控整车（白车身）尺寸公差的宏观及微观变化。整车产品设计122011年1月14日‡尺寸工程的工作过程正确的理解设计目标合理的建立定位系统和公差协调设计、工艺、检测、制造，达到图纸要求对各级零部件供应商进行技术支持和协调通过应用公差分析技术来保证最终总装装配要求,并保证客户的目标要求在设计工程图发布前达到要求批量生产中尺寸工程的数据管理和分析1.2尺寸工程做些什么132011年1月14日尺寸工程的研究内容尺寸工程的研究内容————在车型开发项目中在车型开发项目中¾整车(白车身)的尺寸公差目标设计¾工程化阶段系统的尺寸工程设计----整车、白车身及零部件定位系统设计----整车、白车身及零部件公差设计¾整车、白车身及零部件级虚拟制造(公差分析)¾整车、白车身及零部件测量计划设计¾试生产及量产阶段全过程尺寸管理142011年1月14日‡与尺寸工程相关的工作„DTS（整车间隙面差目标）„与尺寸保证相关的设计和验证„零部件在制造工装上及检具上的定位„零部件的公差„焊接总成的公差„焊接和装配过程中的公差校核„模具、检具、夹具技术方案„测量方法，测量设备，测量目标的实现„测量结果的统计方法„调试阶段及批量生产的质量控制方法„冲压、焊接、总装调试„总装与尺寸相关的设备调试„制造工序及工艺对尺寸及公差的影响„供应商零件的质量控制方法„尺寸公差与几何公差152011年1月14日方案阶段设计/验证阶段投产启动阶段FSODDRCCLSJ1CPSCKOSILRSTPTDC模型设计阶段工程化设计阶段样车阶段试生产阶段1、定义尺寸公差目标2、进行装配工艺的三维建模和仿真，并对模型不断优化以达到产品的尺寸要求3、编制GD&T图纸和公差分析报告4、根据分析结果制定测量计划6、反馈后进行循环迭代式尺寸管理5、根据生产决定实际生产能力并和实际预期相比公差仿真分析公差仿真分析//牵头解决尺寸方面问题牵头解决尺寸方面问题根据根据GD&TGD&T把控模夹检具把控模夹检具公差分析公差分析DTSDTS设计设计GD&TGD&T设计设计测量计划测量计划试生产支持试生产支持尺寸相关目标确定尺寸相关目标确定公差仿真分析公差仿真分析完成整车外型的整体设计对构成整车的各个零件进行结构和装配设计提供了对先前全部设计的检验和修正完成零件的制造和装配,得到完整的整车尺寸工程工作流程图162011年1月14日‡尺寸工程的重要性„尺寸工程贯穿于整个产品开发全过程，在各阶段发挥不同作用，并且作为一个有机的整体，任何环节都不可缺少它的存在；„其目标是通过生产经验积累、仿真制造过程、数据分析等手段，在工程化阶段就能设计出满足外观要求和功能目标的产品。„尺寸工程是一个庞大且不断增长的工程领域,并且是汽车、飞机、制造设备等众多产品设计和制造中不可或缺的一部分。„尺寸工程涉及所有的制造业领域。它包涵各种工作手段和应用技术，通过目标导向和产品管理把设计融入制造并影响组织结构及产品开发。1.3尺寸工程有什么作用172011年1月14日尺寸工程认识误区一：‡尺寸工程是一个系统工程„尺寸工程贯穿于整个产品开发全过程，是一个全过程参与的系统工程„尺寸工程需要到各个部门之间的相互合作，共同完成，它是同步工程的一部分„尺寸工程是以功能和目标为导向，持续改进的精细化工程尺寸工程室尺寸工程？182011年1月14日是不是尺寸工程，就是对零件提出更严格的制造公差？那么，这和尺寸工程能够降低成本不是矛盾了吗？尺寸工程认识误区二：每个单件都合格了，怎么车身还是不合格？是不是单件的公每个单件都合格了，怎么车身还是不合格？是不是单件的公差制定有问题？问题在哪里？差制定有问题？问题在哪里？192011年1月14日没有尺寸工程或尺寸工程做的不好对整车的装配质量影响不大,可通过后续工装调整,模具/夹具修改等来改进装配质量.尺寸工程认识误区三：9对低挡车,焊接装配自动化程度不高及小批量生产来说可以对付,但仍然拖长研发生产周期和加大成本(也影响车辆的密封及躁音),使本来不高的销售利润下降的更多.9对高挡车,焊接装配自动化程度高及大批量生产来说,通过后续工装调整,模具/夹具修改等来改进装配质量其成本及工作量将是巨大的或是灾难性的.甚至装配质量有时无法达到设计要求.9北美汽车企业为求发展生存汽车更新换代日益频繁故需强大的尺寸工程支撑,所以尺寸工程对汽车企业在竞争日益激烈的国内/国外市场上,在逐渐缩短研发周期,降低生产成本,创新自主品牌上占有举足轻重的地位9对尺寸公差设计任务的错误认识是造成产品成本居高不下的主要因素。这种认识上的偏差被带到后续制造加工以及设计决策中，则会引起无法挽救的结果，给生产与维护带来无穷无尽的麻烦。尺寸工程的目标与其说是减小尺寸误差，倒不如说是将之进行有效的管理。对尺寸误差的管理（如对偏差的理解和控制）将会为产品设计制造生产过程带来很多益处.202011年1月14日问题一：GD&T有那些作用？工程师交流的语言制定和分配整车目标的基础模具开发的指导性文件夹检具工装设计的依据零部件验收的标准212011年1月14日1.零部件安装方式2.零部件功能要求3.零部件特征信息4.零部件检测要求产品工程师谁最了解以下信息？产品工程师尺寸工程师质量工程师检测工程师工厂技术人员√问题二：222011年1月14日第二章GD&T-工程师的语言232011年1月14日2.1GD&T概述2.1.1GD&T名词解释2.1.2GD&T的由来2.2GD&T语言介绍2.2.1GD&T语言介绍2.2.2GD&T图纸介绍242011年1月14日GD&T:全拼GeometryDimensionAndTolerance这是欧美国家的叫法，翻译成中文是几何尺寸和公差（我们通常叫尺寸及形位公差）对应的标准：国际标准ISO1101:2004/ISO8015:1985ISO2692:2006/ISO5458:1998美国:ASMEY14.5M-82(旧)DimensioningandTolerancingASMEY14.5M-94(新)DimensioningandTolerancing通用:A-91-89(旧)DimensioningandTolerancingGlobalDimensioningandTolerancingAddendum–97/01/04注：97/01版本为通用/福特/克莱斯勒一起发布，04版本为通用单独发布。2.1.1GD&T名词解释欧洲公司及其在全球的公司大多数使用ISO标准。也有一些欧洲公司使用美国ASME几何尺寸与公差GD&T标准。ISO标准和ASMEY14.5M标准目前有80-90%相同。252011年1月14日我们国家把GD&T叫GPS(全拼GeometricalProductSpecifications)对应的国标是:GB/T1182-96形状和位置公差通则、定义、符号和图样表示法GB/T4249-96公差原则GB/T13319-03几何公差位置度公差注法GB/T16671-96形状和位置公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求GB/T16892-97形状和位置公差非刚性零件注法……GM的GD&T新标准（97起）和我国的形位公差标准都等效采用了国际标准（ISO），所以绝大多数的内容是相同的。262011年1月14日2.1.2GD&T的由来常归的2D尺寸标注无法表达零件的实际状态，必须有一种新的表达方式来满足图纸的要求，GD&T以此而生。也就是形位公差的表达方式。例一：100±0.550±0.5AB问题二：对应的标注方法如何检测AB1.0AB问题一：两种标注方法的区别272011年1月14日例二：小结：1.GD&T的一个3维的产品图，而不是2D图。它所表达的信息是空间上的，而不是平面上的。所以我们叫它为2D图其实是不准确的。而且国家多年之前早就不叫它2D图。2.GD&T对零件的表达方式更准确,更清晰这种情况如何用尺寸标注方式表达?282011年1月1