虛擬Cubing技術(shù)在汽車研發(fā)中的應(yīng)用

奇瑞商用車（安徽）有限公司 安徽蕪湖 241000

隨著時代的發(fā)展和進(jìn)步，人們的消費(fèi)水平越來越高，對汽車的車身設(shè)計(jì)也越來越看重。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在市場上有強(qiáng)勁的競爭力，很多車企都在產(chǎn)品研發(fā)初期就制定了Cubing開發(fā)方案，利用Cubing的開發(fā)縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低成本，提升制造過程效率等。

汽車綜合匹配介紹

1.綜合匹配

綜合匹配簡稱MB（Match Build），包含內(nèi)外飾綜合匹配和車身綜合匹配，通過三坐標(biāo)、白光掃描、檢具、Cubing（主模型）及Meister bocke（綜合匹配樣架）等測量工具及設(shè)備，對零部件的尺寸、外觀等進(jìn)行評價(jià)，分析缺陷產(chǎn)生的原因，指導(dǎo)模具改進(jìn)、工裝調(diào)試、工藝參數(shù)優(yōu)化及產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范的更改。內(nèi)外飾綜合匹配主要應(yīng)用Cubing開展，Cubing就是按照1:1比例加工的鋁合金整車模型，可以進(jìn)行內(nèi)外飾零件的安裝，也可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模板與實(shí)物零件之間的互換裝配，直觀的對汽車內(nèi)外飾零件設(shè)計(jì)及制造尺寸進(jìn)行評價(jià)。

車身綜合匹配，主要是利用綜合匹配樣架Meisterbock開展的，Meisterbock是根據(jù)RPS定位系統(tǒng)開發(fā)的一套定位和夾緊機(jī)構(gòu)，它由一組測量支架構(gòu)成，可以通過不同支架的組合，實(shí)現(xiàn)對所有白車身沖壓件進(jìn)行定位，并通過鉚接的形式，從單件到總成，再到車身骨架總成，最后完成整個白車身的制作，主要用于白車身零部件的匹配，直觀地對白車身零部件設(shè)計(jì)及制造尺寸進(jìn)行評價(jià)。

通過綜合匹配，將設(shè)計(jì)、模具、夾具及外協(xié)件關(guān)聯(lián)起來，沖壓件質(zhì)量通過自身檢具檢查進(jìn)行提升是一個循環(huán)；夾具精度利用三坐標(biāo)標(biāo)定，進(jìn)行精度提升是一個小循環(huán)；外協(xié)件質(zhì)量通過檢具檢查進(jìn)行質(zhì)量提升是一個小循環(huán)。而三個小循環(huán)間通過Meisterbock和Cubing匹配將其結(jié)合在一起，其中Meisterbock完成了模具和夾具部分的關(guān)聯(lián)并形成白車身。Cubing完成了白車身和外協(xié)件間的關(guān)聯(lián)，形成了整車。實(shí)現(xiàn)自制件（模夾檢）和外協(xié)件的同步工程，減少調(diào)試等待，形成一個有機(jī)的整體，提高了解決系統(tǒng)問題的能力。

綜合匹配一般分為三個階段。第一個階段的任務(wù)，通過檢具或三坐標(biāo)對零件進(jìn)行綜合評價(jià)，主要解決零部件自身尺寸以及子零部件之間的匹配問題。第二個階段的任務(wù)，通過Cubing（主模型）或Meisterbock（綜合匹配樣架）、標(biāo)準(zhǔn)車身對零部件進(jìn)行綜合評價(jià)，主要解決零部件自身存在的缺陷及零部件之間的匹配問題。第三階段的任務(wù)，通過在生產(chǎn)線上生產(chǎn)的車身進(jìn)行實(shí)車匹配評價(jià)，主要解決零部件的整車匹配問題。嚴(yán)格控制三個階段，有序提高零部件質(zhì)量，保證整車外觀精致。

2.Cubing簡介

Cubing即車身主檢具，零件在Cubing上的匹配結(jié)果是校正原設(shè)計(jì)缺陷和不足，進(jìn)行設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型更改的依據(jù)。使用Cubing，可以大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，保證產(chǎn)品質(zhì)量，向零部件的零公差靠近。目前國內(nèi)主機(jī)廠開發(fā)的Cubing形式大致分為3類，即整車Cubing、前/后端Cubing以及外飾Cubing（前/后端Cubing開發(fā)的基礎(chǔ)上，增加了四門、四門附件、后視鏡、加油口蓋以及側(cè)風(fēng)窗的匹配）。

Cubing開發(fā)流程簡介

根據(jù)項(xiàng)目需要制定開發(fā)范圍，提報(bào)Cubing開發(fā)預(yù)算，并形成Cubing開發(fā)清單，包含需要開發(fā)的Cubing模塊，安裝點(diǎn)、數(shù)量以及形式。編制Cubing開發(fā)技術(shù)任務(wù)書，技術(shù)任務(wù)書需體現(xiàn)Cubing的項(xiàng)目名稱、開發(fā)范圍、技術(shù)參數(shù)要求、質(zhì)量要求、開發(fā)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)時間、對廠家的要求以及保密協(xié)議等。根據(jù)技術(shù)任務(wù)書，采購部門聯(lián)系有意向的Cubing廠家與開發(fā)部門做技術(shù)交流，通過技術(shù)交流淘汰不適合的廠家，保留3～5個廠家進(jìn)一步合作。根據(jù)技術(shù)任務(wù)書編制正式技術(shù)協(xié)議，通過開標(biāo)、競標(biāo)、定標(biāo)的形式確定合作廠家。與中標(biāo)廠家簽訂商務(wù)合同和技術(shù)協(xié)議，按計(jì)劃將甲方產(chǎn)品數(shù)模、RPS、DTS、GD&T等文件發(fā)給Cubing廠家開始設(shè)計(jì)，整車Cubing設(shè)計(jì)周期約1～2個月，圖樣設(shè)計(jì)完成以后，Cubing廠家組織圖樣會簽，通常會組織2～3次圖樣會簽，廠家根據(jù)甲方提出的設(shè)計(jì)圖樣問題，進(jìn)行整改并組織再次評審，直至雙方達(dá)成共識。甲方會根據(jù)整體車型開發(fā)項(xiàng)目進(jìn)度向廠家提供加工指令，廠家根據(jù)指令開始加工，通常整車Cubing加工周期為5～6個月，前/后端Cubing加工周期4～5個月。Cubing加工完成以后，廠家通知甲方做Cubing預(yù)驗(yàn)收工作（預(yù)驗(yàn)收通常都會帶零件驗(yàn)收，也有不帶件驗(yàn)收的，制作模塊驗(yàn)收）。Cubing預(yù)驗(yàn)收工作，主要通過帶件或不帶件的形式對新開發(fā)的Cubing做裝配性，操作性以及功能性驗(yàn)證，Cubing精度測量數(shù)據(jù)、硬度測量數(shù)據(jù)以及操作指南等技術(shù)文件的驗(yàn)收。預(yù)驗(yàn)收的問題廠家更改完成以后會打包發(fā)送至甲方指定的區(qū)域，并做現(xiàn)場調(diào)試驗(yàn)證，廠家需對Cubing落地后水平度調(diào)整，并對所有模塊精度進(jìn)行三坐標(biāo)測量，并使其精度滿足技術(shù)協(xié)議要求，通常一套Cubing精度調(diào)試需要7個工作日。

Cubing的開發(fā)與應(yīng)用

1.整車Cubing的開發(fā)范圍

整車Cubing需滿足所有內(nèi)外飾匹配件、前/后組合大燈、前后車門總成、左/右翼子板總成、發(fā)動機(jī)蓋總成、行李箱門、行李架以及四個側(cè)門附件等零件的匹配單件尺寸問題以及零件相互間的匹配問題排查、零部件一致性排查，并可以指導(dǎo)零件的整改方向和整改量。

2.Cubing各區(qū)域設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式

（1）前保模塊 通常采用三種形式：帶有導(dǎo)軌的整體式、帶有導(dǎo)軌的分體式和不帶導(dǎo)軌的分體裝配式。前兩者都需要加長BASE板，從而開發(fā)成本以及占地空間要求都增大了，但是使用時的整體裝配方便很多。而分體裝配式，占地空間小，但是裝配使用時需要尋找并安裝不同的模擬塊，工作效率低。如果供應(yīng)商加工精度高的話，這三種形式的使用精度幾乎相同。前保安裝支架通常采用帶有拉鎖式的結(jié)構(gòu)，這樣使用時，拆解零件較為方便，并可以很好地保護(hù)零件不會因?yàn)椴鹧b導(dǎo)致?lián)p壞。

（2）翼子板模塊 采用兩種結(jié)構(gòu)：分段式和整體式。這兩種結(jié)構(gòu)的選擇需要根據(jù)翼子板的造型、結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)度決定。通常翼子板需要做到真假件互換的功能，翼子板模塊與前保匹配面需要設(shè)計(jì)成可拆解式的，方便在匹配驗(yàn)證前保與翼子板匹配關(guān)系時，可以清楚地看到翼子板與前保匹配的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否到位、有無干涉點(diǎn)、有無卡接失效等。翼子板Cubing模擬塊設(shè)計(jì)時需開發(fā)一套定位螺栓，用于翼子板實(shí)物件與Cubing匹配時定位使用，自定位螺栓的數(shù)量與形式要根據(jù)產(chǎn)品的RPS確定。

（3）機(jī)蓋模塊 機(jī)蓋的開發(fā)各個車型采用的形式不同，比較常見的有分段式和整體翻轉(zhuǎn)式。比較常見的是分段式，通常根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和大小確定分段數(shù)量，機(jī)蓋分5段和3段的居多，每段質(zhì)量＜5kg。機(jī)蓋模塊通常會開發(fā)兩種定位系統(tǒng)，即內(nèi)板定位系統(tǒng)和鉸鏈定位系統(tǒng)。內(nèi)板定位系統(tǒng)用于檢測機(jī)蓋總成包邊的線輪廓度和面輪廓度。機(jī)蓋鉸鏈定位系統(tǒng)主要采用開發(fā)鉸鏈模擬塊，鉸鏈模擬塊與車身和機(jī)蓋端都是自定位，用于檢測機(jī)蓋總成尺寸以及與周圍件的匹配狀態(tài)排查。

（4）前大燈模塊 前大燈通常會開發(fā)一套模擬塊和一套OCF，模擬塊用于驗(yàn)證大燈周圍零件的匹配質(zhì)量，OCF用于裝在實(shí)車上驗(yàn)證大燈理論狀態(tài)下，與周圍零件匹配的問題排查。主模型上需要滿足前大燈真假件的互換裝配驗(yàn)證。

（5）前風(fēng)擋玻璃模塊 前風(fēng)擋玻璃通常不做模擬塊，只在主模型上均勻布置仿膠厚的凸點(diǎn)，用于驗(yàn)證前風(fēng)擋玻璃與車身的匹配問題。

（6）四門模塊 通常采用兩種形式：固定式和活動式。固定式延長BASE板尺寸，利用導(dǎo)軌連接?；顒邮讲捎靡簤盒≤囆问?，在液壓小車上做一截導(dǎo)軌和限位裝置，在主模型BASE板上設(shè)計(jì)對應(yīng)的另一截導(dǎo)軌和限位裝置，同時液壓小車和主模型BASE板之間采用定位銷和卡鉗定位、連接固定。四門模塊需滿足四門附件、玻璃升降系統(tǒng)、內(nèi)飾板門鎖以及把手等關(guān)聯(lián)零件的裝配驗(yàn)證。

（7）加油口蓋 加油口蓋在Cubing開中只開發(fā)安裝點(diǎn)以及側(cè)圍鈑金界面，在整車Cubing中通常將加油口蓋安裝點(diǎn)直接設(shè)計(jì)在主模型上，前/后端Cubing開發(fā)中，加油口蓋通常是單獨(dú)設(shè)計(jì)成一個開口檢具，單獨(dú)存放或固定在主模型某個空余的地方。

（8）后背門模塊 設(shè)計(jì)形式常用的有固定式和活動式兩種。兩種形式在合拼時都需要與主模型之間有定位和鎖緊結(jié)構(gòu)。

（9）尾燈模塊 與前大燈模塊開發(fā)形式相同，也需要開發(fā)一套模塊和一套OCF用于實(shí)車匹配。

（10）后保模塊 與前保模塊開發(fā)機(jī)構(gòu)相同，常用的結(jié)構(gòu)為分體式，后保通常分5塊。后保支架采用拉鎖結(jié)構(gòu)，后保與側(cè)圍匹配部位，側(cè)圍需設(shè)計(jì)成寬約30mm活動塊，用于檢測后保與支架匹配內(nèi)部狀態(tài)。

（11）內(nèi)飾模塊 常見的主機(jī)廠會將內(nèi)飾的安裝點(diǎn)全部按產(chǎn)品數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出，主儀表臺大部分公司不開模塊，只設(shè)計(jì)儀表管梁（CCB），所有立柱只開發(fā)有匹配關(guān)系的局部端頭模塊。

結(jié)語

隨著汽車工業(yè)快速發(fā)展，人們對汽車的要求也越來越高，尤其是對汽車外觀匹配精度要求越來越苛刻。針對這種市場環(huán)境，各大主機(jī)廠開始關(guān)注到Cubing開發(fā)的重要性。它不僅可以縮短項(xiàng)目開發(fā)周期、降低成本，還能提升匹配精細(xì)化問題解決的效率，使產(chǎn)品在市場中有競爭力。