四輪定位設備一致性控制改進

黃永毅 蔣玲麗 周浩浩

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

四輪定位作為整車檢測線的關鍵工藝，通過設備自動測量車輛定位參數和檢驗員手動調整確保整車定位參數符合工藝要求，是汽車保持穩定的直線行駛和轉向良好，不出現跑偏和轉向機件磨損的保障。主要測試項目有：前/后輪前束、前/后輪外傾角、前/后輪外傾差、方向盤轉角。

因大多數主機廠有多套四輪定位設備，不同產線設備一致性控制是重點。由于整車產量高，設備使用頻次高（100%檢測），實際檢測過程受激光頭的位置偏移、對中機構、轉鼓平面度等對測量結果影響較大，因此單一設備的測量精度和重復性保證是整車定位參數檢測的基礎。

鑒于四輪定位對整車直線行駛、轉向的重要性，實際生產過程如何控制設備的測量精度、一致性、重復性是整個四輪定位測量系統的關鍵，本文結合實際問題案例進行調查分析，針對進一步提升四輪定位設備測量精度和一致性控制能力，提出相關解決方案。

2 四輪定位不同產線一致性超差案例

2017年7月應用Rolling Master對3條四輪定位產線一致性驗證，驗證結果見（表1），其中左前輪前束、右前輪前束、右后外傾角一致性超差，設備一致性控制要求：±0.1°。

3 設備一致性超差問題原因分析調查

3.1 采用樹圖對四輪定位一致性超差原因分析，見圖1

結論：用樹圖分析出影響四輪定位設備一致性的因素12項。

表1 四輪定位設備一致性驗證結果

圖1

2.2 原因調查確認

原因1：設備浮動平臺球形軸承磨損

檢查方法：釋放設備滾筒，輕輕轉動滾筒，目視查看平臺球形軸承有無磨損。

圖2 設備浮動平臺球軸承檢查

圖3 設備浮動機構分解圖

檢查結果：球軸承與浮動平臺面充分接觸，縫隙小于0.05mm，且能正常動作，表面無磨損。

原因2：設備軸距未調整到位

檢查方法：用卷尺測量軸距調整到位后，設備實際軸距與傳感器顯示的軸距是否一致，見表2。

檢查結果：目視檢查軟件界面傳感器顯示與用卷尺測量軸距一致。

原因3：設備對中力左右不一致

檢查方法：設備對中氣壓在0.4~0.6Mpa，調整設備對中機構鋼絲繩的緊固，標定小車驗證。

圖4 卷尺測量設備調整到位后的軸距

圖5 目視檢查軟件界面顯示的軸距的位置

檢查結果：設備對中氣壓均在0.5Mpa，手動調整對中機構鋼絲緊固，驗證發現對測量結果無影響（表3）。

圖6 設備對中氣壓檢查

表2

圖7 設備對中機構鋼絲緊固程度驗證

原因4：設備對中機構未完全伸出

檢查方法：將靜態標定架放置在設備標定定位銷中，手動操作對中機構伸出，查看對中桿滾輪是否能夠接觸到標定架對中方塊。

檢查結果：設備對中機構能夠完成伸出，與對中方塊完全接觸，正常對中。

圖8 設備標定架放置

圖9 設備對中機構是否伸出確認

原因5：設備激光頭位置零點漂移

檢查方法：用靜態標定架對各設備進行標定，查看設備各定位參數零點是否有偏移。

檢查結果：設備各定位參數測量準確，無零點漂移。

圖10 檢查各基準點零點偏移驗證

原因6：設備激光頭本體松動

檢查方法：用內六角確認各激光頭固定螺栓緊固，用手晃動激光頭是否晃動，目視檢查激光頭相機鏡片干凈無污垢臟污。

檢查結果：激光頭固定螺栓緊固，無松動，激光頭相機鏡片干凈無污垢。

圖11 激光頭固定螺栓緊固檢查

圖12 激光頭相機鏡片干凈度檢查

原因7：Rolling Master小車輪胎松動

檢查方法：用扳手檢查各輪胎螺栓緊固，用力左右晃動輪胎無明顯曠動，用手輕轉輪胎正常轉動無異常。

檢查結果：Rolling Master小車螺栓緊固，輪胎無松動，符合測試要求。

原因8：Rolling Master小車輪胎氣壓偏低或偏高。

檢查方法：用充氣筒給4輪充氣，并用標準輪胎氣壓表測試4輪輪胎氣壓，氣壓標準230kpa。

檢查結果：輪胎氣壓已確認為230kpa（見表3），符合測試要求。

圖13 氣壓表測量輪胎氣壓

表3 標定小車輪胎氣壓測量結果

驗證結論：Rolling Master小車輪胎氣壓不是引起該一致性超差的根本原因。

原因9：設備檢測參數設置錯誤

檢查方法：打開測量程序，查看檢測參數設置是否正確。

檢查結果：設備程序選擇正確，檢測參數（軸距、齒輪比等）設置正確。

原因10：設備標定架定位尺寸偏差

檢查方法：CMM測量標定架各定位尺寸。

圖14 四輪定位標定架各定位尺寸測量

圖15 四輪定位各測點測量結果

檢查結果：各定位尺寸無超差。

原因11：設備補償參數設置

檢查方法：對設備有補償值、取消補償值、修正補償值進行驗證。

檢查結果：設備補償值影響一致性驗證結果（表5）。

驗證結論：設備補償值差異是導致設備一致性超差的根本原因。

4 制定對策措施

根據ABC產線Rolling Master一致性驗證結果，將C線設備左右前輪前束補償值變更為-00.08，+00.08；取消各產線設備右后外傾補償值，即將補償值置為0。

5 措施實施驗證

為確保設備補償值修正對整個四輪定位測量系統的影響，小組采用SPC工具Mintab制作設備參數調整前后各車型批量車輛數據的正態分布，通過比對分布圖樣本均值，Cpk（過程能力），PPM（不良率比例），將風險降到最低。

結論：取消ABC線后輪外傾角補償值各車型的CPK無降低，狀態良好，PPM（不良率比例）無升高趨勢。調整C線前輪前束補償值各車型的PPM（不良率比例）呈升高趨勢，影響車輛前輪前束的調整量。

表4 Rolling Master小車影響驗證結果

表5 設備補償值對一致性結果驗證

表6 Rolling Master驗證數據

6 措施實施后數據收集

驗證結果：Rolling Master驗證3條產線設備一致性在±0.1°內，符合要求。經實車驗證3條線產線設備一致性在±0.1°內，符合要求。

7 結語

通過不同產線四輪定位一致性超差案例解決過程，對四輪定位設備一致性控制有以下改進：

（1）設備機械結構、設備驗證/校準器具、設備參數維護是設備一致性控制的3個方面，其中設備內部機械結構需通過維修PM保養定期檢查，外部機械結構可通過操作員工TPM點檢實現。設備驗證/標準器具標定小車（Rolling Master）為剛性結構，不易變形，用于四輪定位設備EV驗證，但需對其動作部件如胎壓、輪胎緊固螺釘定期進行檢查；標定架為設備零點校驗的重要器具，需對各基準點的CMM尺寸變化進行定期測量，并將相關的變化尺寸輸入到設備測量參數中。設備參數維護主要有軸距、測量程序、設備補償值，應對其進行定期檢查確認，涉及變化點時應做好跟蹤記錄和備份。

（2）設備EV測試由設備程序自動測量，不涉及人員操作能直接反映各設備測量精度及設備一致性差異，應制定相應的作業計劃，驗證過程標準文件，驗證數據分析模板，定期實施驗證，跟蹤各檢測項變化趨勢。

（3）實際四輪定位檢測過程中，因涉及方向盤擺正器及人員操作，在實際生產設備一致性控制中還需進行實車一致性驗證，驗證過程需重點關注方向盤擺正器對前輪前束的影響，即設備啟動后轉動方向盤查看前輪前束應有變化。

（4）實車一致性驗證過程發現的設備數據采集不穩定結束測試而導致的一致性組內數據偏差較大問題，對四輪定位操作明確要求：待測量數據穩定后開始調整車輛定位參數，車輛調整合格待測量數據穩定后再按結束按鈕。

（5）設備參數調整對整車四輪定位合格率影響較大，應用質量SPC工具Mintab制作設備參數調整前后批量數據的正態分布，通過比對樣本均值，Cpk（過程能力），PPM（不良率比例）評估參數調整對整個四輪定位測量系統的影響，有效降低風險。