汽車前部安裝在線沖孔研究

何學峰 唐立宇 王鵬

摘 要：本文基于汽車前部普遍存在的難配合問題，以DTS （Dimension Technical Specification ）可達性為最終目標，運用在線沖孔工藝建立了前蓋/前保，翼子板/A柱前后向的關聯性。通過數據分析及優化算法，實現在線測量設備引導機器人沖孔。提供成本、質量相平衡的尺寸價值方案。實現了最終汽車卓越精致匹配的狀態。

關鍵詞：在線沖孔;尺寸技術標準;基準優化;在線測量技術

1 引言

隨著汽車工業的發展，汽車的匹配質量越來越被消費者關注。本文針對汽車開發中的前部精致車匹配要求，通過數據分析及工藝方案可行性研究。提供成本、質量相平衡的尺寸價值方案。

2 在線匹配的數據結構分析

早期的汽車前后蓋安裝基準是基于前部橫梁及車頂后部沖孔（net hole）作為基準安裝點，該方案由于前部橫梁受到來料尺寸數據的波動，廠內多工位焊接的影響，自身的穩定性已經很差，基于此，通過大數據分析及工藝流程重新梳理，希望開發一種基于前部與中部相關聯的工藝基準系統，后部也參照前部建立強相關基準，來滿足車輛匹配質量的需求，降低返修量，從根本上提升制造質量。

3 相關性數據流程圖

建立相關性數據流程圖，判斷建立子基準的數據相關性，以此判斷測量、沖孔，子基準系統建立的正確性，見圖2。

4 大數據分析

通過GDIS系統，選擇單一車輛線生產的車型，設置樣本量30個，該樣本量代表了一個月的該車型的穩定生產的6sigma穩定能力，通過分析，我們發現，6sigma數據為1.6～2.3mm，該公差明顯較大，這樣會導致線生產后期板鏈上需要加大工人的調整量，以滿足最終匹配要求，見圖3。

基于此，需要尋求新的工藝方案來替代原工藝方案，縮短尺寸鏈，建立強相關性。以此來滿足質量控制要求。

5 在線沖孔工藝

在線沖孔工藝是基于在線測量技術以及機器人技術成熟的前提下引入的，該技術需要高精度在線測量數據作為名義值偏差補償，依靠機器人精度對零件進行再加工，沖孔或者激光切孔。從根本上解決車身焊接尺寸鏈長，生產影響因素多的問題。將尺寸鏈改善成點對點的強相關性，徹底解決制造偏差。同時該技術受限于坐標系的優化選擇和測量設備的穩定性，需要對實施進行階段性數據分析，設置最佳基準系統及補償常量，以期達到最終縮小制造公差，減少后期調整，降低制造成本，保證制造質量的目的。

5.1 產品特征要求

①產品特征定義，沖孔放在黃金支架或者前橫梁上，沖孔（laser）直徑13.1mm（LH/RH）;②前后向位置與側圍主定位孔前后向位置強相關;③左右向位置度與側圍鉸鏈安裝面強相關;④該沖孔作為翼子板工裝的主定位孔;⑤該孔同時作為前保中支架前后向定位孔使用。

5.2 Vision 系統

Vision 系統由6臺機器人組成，分別測量車身上的300個特征，在完成測量后，根據節拍考慮機器人切換成沖槍，現實沖孔。

5.3 沖搶結構

沖槍型號：ECKOLD Model T261

5.4 系統重復性分析

（1）Vision系統重復性：Range≤0.42mm;（2）引導系統重復性分析（M-900iA /260L）。

引導系統綜合重復性：

M-710引導綜合重復性：

小結：

沖孔精度要求與結論

（1）沖孔位置度要求±0.5mm即Range為1mm（以建系點為基準）;（2）結論：0.7〈1mm，滿足要求。

6 項目實施跟蹤

6.1 機器人引導算法

按照強相關性設計子基準算法，通過Vision 系統拍照采集數據點，建立新的子基準坐標系，如圖示，采集點數據進行編號。

以上偏差值分別輸出給左右兩臺沖孔機器人，沖孔機器人根據偏差結果調整位置后沖孔。

6.2 二次補償功能與規則說明：

沖孔機器人第一次獲取上述偏差結果后，到達沖孔位置，然后測量機器人復測沖槍上的靶標圓孔。測量系統計算該特征孔與基準點之間的距離，如果偏差值大于±0.3mm，那么將進行二次補償。即沖孔機器人獲取第二次偏差補償結果，重新到達沖孔位置然后再沖孔。

6.3 相關性數據

按照數據分析的要求，進行數據采集，確認在線沖孔數據是否滿足公差要求，同樣按照單一車30組數據為樣本，沖孔的6 sigma 為0.98mm<1mm的挑戰公差，且與A柱主定位強相關，左邊相關性0.87，右邊相關性0.87。滿足相關性》0.7的要求，6sigma 1mm，滿足目標要求。

7 結語

本文通過系統的分析了在線沖孔的工藝方案，通過大數據分析出現有工藝的大偏差問題，建立了在線沖孔工藝可行性研究，建立子基準系統，在新項目實施并評價狀態。為行業在該技術運用上建立了基礎標準和解決方案，降低后繼人工調整，穩定匹配質量狀態。為設計及日常質量控制提供參考，形成指導策略。便于運用到具體車型的實際工作之中，為我國汽車工業精致化研究提供方法及質量控制參考。

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