淺談功能尺寸在車身尺寸控制中的應(yīng)用優(yōu)化

王浩

摘 要：消費者對汽車外觀匹配的要求日益提高，傳統(tǒng)的單點尺寸合格率評價車身精度的方法已不能滿足需求，與總裝裝配功能相關(guān)的功能尺寸評價方法已在各大主機(jī)廠推廣應(yīng)用，但是傳統(tǒng)的功能尺寸評價內(nèi)容與顧客直觀感受還是存在差異，本文針對目前功能尺寸應(yīng)用中的一些問題進(jìn)行探討、優(yōu)化，目的使車身質(zhì)量狀態(tài)評價更加快速、準(zhǔn)確、直觀。

關(guān)鍵詞：功能尺寸;尺寸控制;局部坐標(biāo)系

1 背景

隨著汽車的日益普及，人們對汽車外觀的要求也逐步提高，汽車外觀縫隙的大小、均勻程度成為普通消費者評價主機(jī)廠做工即制造水平的最直觀指標(biāo)，因此受到了各大主機(jī)廠的重視。傳統(tǒng)的單點尺寸合格率評價車身精度的方法僅關(guān)注具體每個測點的公差符合狀態(tài)，與汽車外觀及裝配功能沒有發(fā)生直接聯(lián)系，在單點合格率很高的情況下，外觀與裝配仍有諸多問題，測量數(shù)據(jù)對生產(chǎn)制造指導(dǎo)作用弱。為了解決這些問題，使測量數(shù)據(jù)更加直觀、有效，反應(yīng)裝配功能的功能尺寸應(yīng)運而生。

2 功能尺寸的定義

功能尺寸，是一種與單點尺寸不同的概念，針對整車測量點，除了單獨測量考察每個測點的合格性外，針對有裝配相對關(guān)系的測點，將其相對位置作為考量合格與否的依據(jù)，這些相對位置的尺寸關(guān)系就定義為功能尺寸。基于整車廠對最終產(chǎn)品尺寸要求的定義，將影響整車的所有最終匹配區(qū)域的控制點的相對位置關(guān)系形成一種新的間接控制尺寸，通過監(jiān)控這些間接尺寸，來更直接的反應(yīng)對于實車的影響。相對于傳統(tǒng)的整車尺寸檢測控制方法，功能尺寸在車身尺寸偏差控制方面有著“直觀、效率高、與整車質(zhì)量表現(xiàn)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)”等特點。

但是目前在用的車身功能尺寸評價方法也存在一定的局限性，比如通常用2點落差來評估一條匹配邊平整度的方法并不能完整反映一條邊的完整狀態(tài)，對問題解決沒有直接指導(dǎo)作用。通常的在整車坐標(biāo)系下來評估一些局部安裝尺寸比如后碟窗安裝尺寸，增加了不必要的制造要求。而且目前功能尺寸的定義晚于產(chǎn)品設(shè)計凍結(jié)，造成了一些由于設(shè)計問題而導(dǎo)致的無法提升的尺寸問題。針對這些問題，本文將做一些探討，優(yōu)化。

3 針對功能尺寸的一些優(yōu)化

3.1 在有匹配要求邊上實行單點群組評價來代替通常2點落差評價

3.1.1 傳統(tǒng)功能尺寸評價有匹配要求邊是在匹配的邊上取上下兩個點，如圖1所示，點ACM（10Z01L）與點ACM（10Z07L），兩點之間的Y向落差即這條邊的平整度功能尺寸，X向落差即間隙功能尺寸。當(dāng)總裝反饋門與側(cè)圍出現(xiàn)楔形間隙或平整度問題時，我們無法從這個功能尺寸中立即判斷出問題出在哪里。

3.1.2 采用單點群組的評價方法，在同一條邊增加測點數(shù)量，這條邊的功能尺寸優(yōu)化為評價M（偏差最大值）和R（落差最大值）兩個元素，更加直觀的體現(xiàn)了整條邊的平整度和間隙狀態(tài)。如圖1所示，在側(cè)圍C柱匹配邊功能尺寸由7個群組點組成，在功能尺寸報告中顯示這個功能尺寸的M（偏差最大值）為+0.58mm，R（落差最大值）為+1.02mm。超差的功能尺寸M值﹢0.58查找單點為C柱上部測點ACM（10Z03L），直觀的反映了客戶體驗感受到的區(qū)域，楔形問題的原因初步找到。R（落差最大值）偏差量+1.02mm，查找單點，是在點ACM（10Z03L）和ACM（10Z07L）之間的產(chǎn)生的落差，除了點ACM（10Z03L）﹢0.58mm外，點ACM（10Z07L）貢獻(xiàn)了負(fù)向0.44mm，找到了解決楔形間隙問題側(cè)圍外板需要提升的方向。因此單點群組的評價方向直接反應(yīng)出需要優(yōu)化的單點的位置和大小，明確指導(dǎo)產(chǎn)品質(zhì)量提升。

3.2 部分區(qū)域采用局部坐標(biāo)系代替整車坐標(biāo)系評價

3.2.1 傳統(tǒng)的白車身精度評估是在整車坐標(biāo)系下進(jìn)行的，如圖2所示，在單點尺寸合格率評價方法下評價車門鉸鏈安裝面測點SCM（11Z22L）、SCM（11Z23L）、SCM（11Z24L）、SCM（11Z25L）的平整度，需要測得每個測點的空間絕對坐標(biāo)值，加以固定公差來評價其符合性，不僅對制造水平要求高，而且只能判斷測點是否合格而不能得出超差測點優(yōu)化的明確方向。在傳統(tǒng)功能尺寸評估方法下，首先測得對車門4個鉸鏈安裝面的空間絕對坐標(biāo)值，然后計算高差進(jìn)行門鉸鏈安裝面功能尺寸的評價，過濾掉了整車Y向的影響，變絕對位置要求為相對尺寸位置要求，降低了部分制造要求，但是依舊不能判斷出平整度偏差是由側(cè)圍整體偏差導(dǎo)致還是側(cè)圍分總成區(qū)域焊接變形所導(dǎo)致。

3.2.2 采用局部坐標(biāo)系評價替代整車坐標(biāo)系評價，如圖2所示，使用測點A1、A2、A3、A4及側(cè)圍定位孔建立側(cè)圍區(qū)域的局部坐標(biāo)系，通過對比測點在整車坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系中的變化量，可以迅速找出功能尺寸的超差原因和優(yōu)化方向。我們以某量產(chǎn)車型實際制造問題為例，由車門鉸鏈安裝面4個點構(gòu)成的功能尺寸，在一月第二周出現(xiàn)了尺寸惡化的情況，在日常監(jiān)控的5臺車中，后2臺車的M（最大偏差值）和R（最大落差值）均變大。

首先尋找單點變化：查看三坐標(biāo)測量報告，SCM（11Z22L）在局部坐標(biāo)系中前三臺偏差0.0mm-0.5mm，后兩臺偏差1.2mm-1.4mm。其余幾個測點沒有明顯變化。構(gòu)成功能尺寸的4個單點SCM（11Z22L）、SCM（11Z23L）、SCM（11Z24L）、SCM（11Z25L）在整車坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系中的變化量如表1所示：

分析局部坐標(biāo)系的偏轉(zhuǎn)情況：

（a）點SCM（11Z22L）是在整車坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到局部坐標(biāo)系后，變化量最大的點。由-1.6mm/-1.2mm變成+1.2mm/+1.4mm。

（b）其余點整車坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到局部坐標(biāo)后，變化量僅0.6mm-1.2mm。

（c）局部坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換對點SCM（11Z22L）影響最大。

其次檢查5臺車構(gòu)成局部坐標(biāo)系的單點偏差是否有變化。車門鉸鏈安裝面關(guān)注的是車身Y向尺寸，所以重點檢查局部坐標(biāo)系中A1、A2、A3的Y向尺寸。如表2所示：

比較5臺車A1、A2、A3三個基準(zhǔn)點的趨勢，可知：

（a）偏差最大的點是A1，后兩臺車與前三臺車最大差異量最大達(dá)到2.46mm。

（b）偏差最小的點是A2，波動在0.15mm范圍內(nèi)。

（c）由于后2臺車基準(zhǔn)A1向外偏差變化2.5mm左右，導(dǎo)致測點SCM（11Z22L）在使用A1、A2、A3作為Y向基準(zhǔn)建立局部坐標(biāo)系后，向內(nèi)變化2.6mm-2.8mm。

采用此分析方法，迅速找到了車門鉸鏈安裝面功能尺寸的超差原因：A柱上部型面變化，引起的局部基準(zhǔn)面A1變化，進(jìn)而導(dǎo)致測點SCM（11Z22L）超差，因此這個功能尺寸的超差來源于側(cè)圍分總成焊接過程，通過調(diào)整側(cè)圍分拼工位焊接夾具定位面來優(yōu)化局部坐標(biāo)系A(chǔ)1基準(zhǔn)即可解決問題。

3.3 設(shè)立產(chǎn)品功能尺寸模板，提前輸入產(chǎn)品和工裝工藝等區(qū)域。

對于同一平臺車型，可以提前根據(jù)過往車型經(jīng)驗設(shè)立功能尺寸模板，作為重點要求項，提前輸入到產(chǎn)品和工裝、工藝區(qū)域指導(dǎo)設(shè)計工作。以尾燈罩為例，尾燈罩是保證尾部尾燈相關(guān)尺寸的關(guān)鍵零件，但是對于產(chǎn)品區(qū)域來說，在以往的ICD輸入中，僅設(shè)計出尾燈安裝所需的面和銷即可，對于尺寸沒有過多的考量。尾燈罩區(qū)域功能尺寸作為一個重點要求項輸入到產(chǎn)品區(qū)域，引起了產(chǎn)品工程師的注意，為了保證尾燈罩尺寸容易控制，將所有安裝面和定位銷設(shè)計在同一個零件上成了必然選擇。對于工裝和工藝來說，為了保證尾燈罩匹配面到定位銷尺寸的穩(wěn)定，增加側(cè)圍外板的輔助定位面也必須在前期考慮，而不是到了實際造車階段根據(jù)實車情況再評估是否需要。

4 結(jié)語

經(jīng)過優(yōu)化的功能尺寸應(yīng)用，可以使功能尺寸與顧客的直觀感受聯(lián)系更緊密，通過合理的利用單點群組代替兩點距離和局部坐標(biāo)系代替整車坐標(biāo)系的評價，可在分析問題時減少重復(fù)測量工作，使問題分析更加直觀，對門蓋匹配的指導(dǎo)意義明顯。而且相對尺寸的控制要求低于原來單點絕對尺寸的控制要求，在保證整車匹配的情況下，使產(chǎn)品和工藝工裝更具有針對性，降低了制造成本和難度。通過在產(chǎn)品設(shè)計初期就將規(guī)劃好的功能尺寸控制項輸入到產(chǎn)品和工裝工藝區(qū)域中去，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時考慮尺寸實現(xiàn)的便利性，減少工裝工藝變動所需的投資，無需像之前項目那樣到樣車階段才開始考慮尺寸問題，導(dǎo)致巨大的變更費用?？傊?，功能尺寸評價方法的應(yīng)用在提高外觀匹配效果和節(jié)省成本方面都有一定的意義。