虛擬匹配技術在汽車白車身車門匹配中的應用

夏華杰 胡慶冬 張明玉

摘 要：隨著生活水平的提高，消費者對汽車外觀品質(zhì)的要求也越來越高，而車門作為汽車外觀品質(zhì)的重要組成部分，如何保證車門與車門、車門與側(cè)圍等零部件的匹配質(zhì)量成為各大汽車廠商面臨的挑戰(zhàn)。對于汽車車門等零部件的尺寸匹配，目前的傳統(tǒng)方法是利用MB/CUBING等匹配工裝對車門等零部件匹配尺寸進行確認，而在無匹配工裝的情況下無法對零部件匹配狀態(tài)進行較為準確的判斷。文章以車門與白車身的虛擬裝配模型為例，在實際裝配前模擬實物數(shù)據(jù)進行虛擬裝配，提前預判缺陷并提出零部件整改建議，在保證車門匹配質(zhì)量的前提下，提高一次性裝配成功率。

關鍵詞：虛擬匹配技術;汽車白車身;車門匹配;應用

0 引言

外觀匹配是尺寸工程的主要處理對象，目標是確保整車外觀件間的尺寸配合狀態(tài)符合尺寸技術要求（DTS），并作為零件整改的指導依據(jù)。實踐中常出現(xiàn)匹配對手件均符合各自圖紙公差要求，安裝在零部件檢具上合格，但相互匹配時間隙面差不合格的問題。為解決此問題，通常會開發(fā)綜合檢具，如Cubing（綜合主模型）和MB（外綜合匹配樣架）。在這些模塊化的框架結構上，可將零部件按圖紙基準進行安裝和調(diào)整，實現(xiàn)匹配狀態(tài)的展示，指導模具修整。

1 虛擬匹配簡介

對整車實物匹配的數(shù)字化仿真即為虛擬匹配的內(nèi)涵，其關鍵特征為仿真搭建、匹配效果可視化、整改分析數(shù)字化。從廣義上說，虛擬匹配包括從單件到總成所有四大工藝的仿真，這顯然能更一步減少各級零件的制作和測量時間，更有利于爭取充足的整改時間。所述的虛擬匹配相對狹義，專指獲取某待測零件的測量數(shù)據(jù)后，通過仿真其在綜合檢具上的裝配效果，預測其尺寸狀態(tài)，為模具整改提供指導。

2 虛擬匹配方法需解決的問題

汽車覆蓋件加工成型后，需要在裝配測量車間進行裝配試驗，以驗證是否滿足裝配要求，作為汽車覆蓋件之一的汽車引擎蓋需要經(jīng)過3～5h才能驗證該零件是否滿足裝配要求。首先，技術人員通過裝配夾具或者連接件將汽車覆蓋件裝配在特定的支架上，如外綜合匹配樣架（AMB），通過三坐標測量機等測量設備對裝配的汽車覆蓋件基準點位置進行反復測量;然后，通過測量獲得的數(shù)據(jù)與理想裝配下理論數(shù)值模型的位置數(shù)據(jù)進行對比，技術人員獲取測量位置的偏差值;接著，根據(jù)裝配工藝對可調(diào)整件進行多次調(diào)整，使得汽車覆蓋件能夠達到裝配要求，測量裝配完畢的汽車覆蓋件，獲得汽車覆蓋件周邊位置與理論裝配下的偏差數(shù)據(jù);最后，記錄不能達到裝配要求的汽車覆蓋件，以及達到裝配要求的汽車覆蓋件的周邊形變量。

3 汽車白車身車門虛擬匹配流程

3.1 測量規(guī)劃

測量規(guī)劃需要結合測量的對象來決定測量設備及測量方法。此次研究的測量對象為白車身總成及前后車門總成，使用的虛擬仿真軟件為RD&T軟件，它是基于汽車產(chǎn)品設計、實際制造水平和裝配過程，在三維環(huán)境下進行零件裝配和公差代入，從而進行三維尺寸鏈計算的仿真軟件。考慮到RD&T軟件測量數(shù)據(jù)的處理能力以及白車身的在線測量需求，選擇雙懸臂測量機進行接觸式測量來獲取零部件精度數(shù)據(jù)。

3.2 虛擬裝配

在RD&T軟件中將前后車門總成按照裝配定位策略虛擬裝配到白車身上，建立尺寸技術規(guī)范（DTS）測量。1）后門裝配到側(cè)圍：A基準由后門上下鉸鏈安裝面及側(cè)圍棱線下部區(qū)域調(diào)平點構成，B基準由門檻區(qū)域方形孔及側(cè)圍棱線下部區(qū)域調(diào)平點對應處的翻邊面構成，C基準取后門洞門檻中部區(qū)域。2）前門裝配到側(cè)圍：A基準由前門上下鉸鏈安裝面及后門棱線下部區(qū)域調(diào)平點構成，B基準由前門洞門檻區(qū)域2點構成，C基準取后門棱線下部區(qū)域調(diào)平點對應的翻邊面。

4 虛擬匹配的應用

4.1 車門外觀匹配仿真及整改方案確認

虛擬匹配除了能夠真實模擬實物零件匹配情況，發(fā)現(xiàn)匹配問題，還可以對整改方案進行虛擬驗證和選擇。如左后門與側(cè)圍間隙及面差的公差要求為±0.5mm，汽車左后門與側(cè)圍間隙、面差仿真中值偏移。由左后門與側(cè)圍仿真中值偏移值可知面差均滿足±0.5mm的公差要求，RD-SD-L-Gap-001，RD-SD-L-Gap-014，RD-SD-L-Gap-015的斷面間隙中值偏移較大，分別為-0.873，0.623，0.804mm，超出±0.5mm的公差要求。

4.2 車門內(nèi)間隙測量及整改方案確認

在車門總成基準下，對車門內(nèi)間隙測量點進行測量并將測量結果以DMO形式導出，在白車身門洞局部基準下對車門密封止口進行測量并將測量結果以DMO形式導出，將車門側(cè)及白車身側(cè)的內(nèi)間隙測點測量結果的DMO文件導入RD&T虛擬匹配數(shù)模，運行模型后可預測四門內(nèi)間隙結果，運用貢獻因子分析，可以對各中值偏移產(chǎn)生的原因進行精確分析，指導超差區(qū)域整改方案確認，對車門密封性能、關閉力、關門聲品質(zhì)等分析提供支持。

4.3 汽車后燈等類剛性件與白車身匹配仿真及整改方案確認

首先準備好尾燈零件、數(shù)模及GD&T信息，參考尾燈GD&T基準信息，采用零件基準建立坐標系對尾燈周圈間隙面差測量點進行三坐標測量，將測量結果以DMO形式輸出。對白車身尾燈安裝區(qū)域，參考尾燈裝配基準信息，建立局部基準，測量白車身側(cè)與后燈匹配區(qū)域間隙、面差測量點，將測量結果以DMO形式輸出。

5 結束語

將CMM檢測與計算機虛擬匹配軟件相結合的方法，快速、準確、直觀地呈現(xiàn)出白車身車門匹配間隙、面差情況，實現(xiàn)了實車裝配前對車門與白車身匹配情況較為準確的預判。同時該方法還可擴展到汽車燈具與白車身等類剛性零部件的匹配仿真，并根據(jù)匹配缺陷指導零部件進行整改，利用虛擬匹配技術替代匹配工裝為實現(xiàn)公司的長期目標提供支持。

參考文獻：

[1]黃祥，于興林，楊帆.虛擬匹配技術在汽車白車身車門匹配中的應用[J].汽車工程師，2020（04）：51-54.

作者簡介：夏華杰（1976-），男，安徽蕪湖人，本科，長期從事汽車焊接工藝技術提升研究及科室管理工作。