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(fèi)者對(duì)汽車外觀匹配的要求日益提高，傳統(tǒng)的單點(diǎn)尺寸合格率評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)內(nèi)容與顧客直觀感受還是存在差異，本文針對(duì)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(píng)價(jià)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(duì)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(fèi)者評(píng)價(jià)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(diǎn)尺寸合格率評(píng)價(jià)車身精度的方法僅關(guān)注具體每個(gè)測(cè)點(diǎn)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(diǎn)合格率很高的情況下，外觀與裝配仍有諸多問題，測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)生產(chǎn)制造指導(dǎo)作用弱。為了解決這些問題，使測(cè)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(yùn)而生。

2 功能尺寸的定義

功能尺寸，是一種與單點(diǎn)尺寸不同的概念，針對(duì)整車測(cè)量點(diǎn)，除了單獨(dú)測(cè)量考察每個(gè)測(cè)點(diǎn)的合格性外，針對(duì)有裝配相對(duì)關(guān)系的測(cè)點(diǎn)，將其相對(duì)位置作為考量合格與否的依據(jù)，這些相對(duì)位置的尺寸關(guān)系就定義為功能尺寸?；谡噺S對(duì)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(diǎn)的相對(duì)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(duì)于實(shí)車的影響。相對(duì)于傳統(tǒng)的整車尺寸檢測(cè)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(diǎn)。

但是目前在用的車身功能尺寸評(píng)價(jià)方法也存在一定的局限性，比如通常用2點(diǎn)落差來評(píng)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(duì)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(píng)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(jì)凍結(jié)，造成了一些由于設(shè)計(jì)問題而導(dǎo)致的無(wú)法提升的尺寸問題。針對(duì)這些問題，本文將做一些探討，優(yōu)化。

3 針對(duì)功能尺寸的一些優(yōu)化

3.1 在有匹配要求邊上實(shí)行單點(diǎn)群組評(píng)價(jià)來代替通常2點(diǎn)落差評(píng)價(jià)

3.1.1 傳統(tǒng)功能尺寸評(píng)價(jià)有匹配要求邊是在匹配的邊上取上下兩個(gè)點(diǎn)，如圖1所示，點(diǎn)ACM（10Z01L）與點(diǎn)ACM（10Z07L），兩點(diǎn)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(shí)，我們無(wú)法從這個(gè)功能尺寸中立即判斷出問題出在哪里。

3.1.2 采用單點(diǎn)群組的評(píng)價(jià)方法，在同一條邊增加測(cè)點(diǎn)數(shù)量，這條邊的功能尺寸優(yōu)化為評(píng)價(jià)M（偏差最大值）和R（落差最大值）兩個(gè)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(gè)群組點(diǎn)組成，在功能尺寸報(bào)告中顯示這個(gè)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(diǎn)為C柱上部測(cè)點(diǎn)ACM（10Z03L），直觀的反映了客戶體驗(yàn)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(diǎn)，是在點(diǎn)ACM（10Z03L）和ACM（10Z07L）之間的產(chǎn)生的落差，除了點(diǎn)ACM（10Z03L）﹢0.58mm外，點(diǎn)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(diǎn)群組的評(píng)價(jià)方向直接反應(yīng)出需要優(yōu)化的單點(diǎn)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(píng)價(jià)

3.2.1 傳統(tǒng)的白車身精度評(píng)估是在整車坐標(biāo)系下進(jìn)行的，如圖2所示，在單點(diǎn)尺寸合格率評(píng)價(jià)方法下評(píng)價(jià)車門鉸鏈安裝面測(cè)點(diǎn)SCM（11Z22L）、SCM（11Z23L）、SCM（11Z24L）、SCM（11Z25L）的平整度，需要測(cè)得每個(gè)測(cè)點(diǎn)的空間絕對(duì)坐標(biāo)值，加以固定公差來評(píng)價(jià)其符合性，不僅對(duì)制造水平要求高，而且只能判斷測(cè)點(diǎn)是否合格而不能得出超差測(cè)點(diǎn)優(yōu)化的明確方向。在傳統(tǒng)功能尺寸評(píng)估方法下，首先測(cè)得對(duì)車門4個(gè)鉸鏈安裝面的空間絕對(duì)坐標(biāo)值，然后計(jì)算高差進(jìn)行門鉸鏈安裝面功能尺寸的評(píng)價(jià)，過濾掉了整車Y向的影響，變絕對(duì)位置要求為相對(duì)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(píng)價(jià)替代整車坐標(biāo)系評(píng)價(jià)，如圖2所示，使用測(cè)點(diǎn)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(duì)比測(cè)點(diǎn)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(shí)際制造問題為例，由車門鉸鏈安裝面4個(gè)點(diǎn)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(tái)車中，后2臺(tái)車的M（最大偏差值）和R（最大落差值）均變大。

首先尋找單點(diǎn)變化：查看三坐標(biāo)測(cè)量報(bào)告，SCM（11Z22L）在局部坐標(biāo)系中前三臺(tái)偏差0.0mm-0.5mm，后兩臺(tái)偏差1.2mm-1.4mm。其余幾個(gè)測(cè)點(diǎn)沒有明顯變化。構(gòu)成功能尺寸的4個(gè)單點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)。由-1.6mm/-1.2mm變成+1.2mm/+1.4mm。

（b）其余點(diǎn)整車坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到局部坐標(biāo)后，變化量?jī)H0.6mm-1.2mm。

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

其次檢查5臺(tái)車構(gòu)成局部坐標(biāo)系的單點(diǎn)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(diǎn)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(tái)車A1、A2、A3三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的趨勢(shì)，可知：

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

（b）偏差最小的點(diǎn)是A2，波動(dòng)在0.15mm范圍內(nèi)。

（c）由于后2臺(tái)車基準(zhǔn)A1向外偏差變化2.5mm左右，導(dǎo)致測(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)SCM（11Z22L）超差，因此這個(gè)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(duì)于同一平臺(tái)車型，可以提前根據(jù)過往車型經(jīng)驗(yàn)設(shè)立功能尺寸模板，作為重點(diǎn)要求項(xiàng)，提前輸入到產(chǎn)品和工裝、工藝區(qū)域指導(dǎo)設(shè)計(jì)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(duì)于產(chǎn)品區(qū)域來說，在以往的ICD輸入中，僅設(shè)計(jì)出尾燈安裝所需的面和銷即可，對(duì)于尺寸沒有過多的考量。尾燈罩區(qū)域功能尺寸作為一個(gè)重點(diǎn)要求項(xiàng)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(jì)在同一個(gè)零件上成了必然選擇。對(duì)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(shí)際造車階段根據(jù)實(shí)車情況再評(píng)估是否需要。

4 結(jié)語(yǔ)

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(diǎn)群組代替兩點(diǎn)距離和局部坐標(biāo)系代替整車坐標(biāo)系的評(píng)價(jià)，可在分析問題時(shí)減少重復(fù)測(cè)量工作，使問題分析更加直觀，對(duì)門蓋匹配的指導(dǎo)意義明顯。而且相對(duì)尺寸的控制要求低于原來單點(diǎn)絕對(duì)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(duì)性，降低了制造成本和難度。通過在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期就將規(guī)劃好的功能尺寸控制項(xiàng)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(jì)時(shí)考慮尺寸實(shí)現(xiàn)的便利性，減少工裝工藝變動(dòng)所需的投資，無(wú)需像之前項(xiàng)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(fèi)用。總之，功能尺寸評(píng)價(jià)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。