Cubing組裝和精度調整技術研究

摘要：Cubing制造技術難度高，要求整車精度0.15mm。而這就對加工精度、組裝和精度調整技術要求極高。從Cubing的結構、組裝技術要求、調整基準以及精度調整方案進行了詳細的闡述，為Cubing的國產化開發、生產制造提供了實際的指導意義。

關鍵詞：Cubing車身主檢具；Cubing制造；Cubing精度調整；標準車身；匹配分析

為保證生產質量，每個車型項目Lot階段會購買一個Cubing，用于Lot階段、PT階段內外飾零部件和車身外覆蓋件的質量驗證工作，每個階段會進行1～2輪全車內外飾的匹配測量工作，并根據裝配結果指導70多家供應商進行質量優化。該項工作對于后續爬坡和量產質量具有重要的意義，也是目前主流的主機廠實現產品質量控制的重要手段。

Cubing是精度非常高的1：1復制數模的高級檢具，全車精度在±0.15mm。所以對制造和組裝要求極其嚴苛，過往本項工作都是由國外技術團隊完成。因受疫情影響，國外技術團隊無法抵達，項目團隊勇挑重擔，通過研究Cubing各個模塊及各個方向間的配合關系，克服重重技術難點，順利實現了3個車型Cubing組裝的本地化，累計在合同中為公司節約了9萬歐元。

Cubing定義

Cubing 叫做標準車身，也可叫車身綜合檢具。全車將近50多個模塊，材料為優質鋁合金，是具有較高材料強度和高精度的模塊化檢具，如圖1所示。目前Cubing主要用于內外飾件的匹配測量，達到精確控制整車及零部件尺寸的目的。

Cubing的結構

Cubing的主要結構分為基座、載體模型、標準件模塊及連接件各部分。基座一般為保證強度采用金屬材料，其功能為承載載體模型件，確定整車坐標系位置，協助實現搬運、起吊和拖曳等功能。載體模型分為車身主體和機蓋、頂蓋、行李艙等外覆蓋件兩大部分。其功能是作為內外飾件及部分功能件的安置載體，模型的設計基礎是白車身及白車身外覆蓋件的外表面。有單獨的模塊設計，以便對小件進行單獨匹配安裝，連接件主要為各個模塊之間的配合面、螺栓等。

技術難點

技術難點主要來自Cubing的技術要求、基準要求、安裝方法和檢測方法等，由于前期數模的設計和鏈接結構設計均在德國完成，在組裝前就需要依據數模推演和分析，從而制定合理的組裝方案。

1.Cubing安裝技術要求

Cubing作為功能主檢具用于評價零件和其與周圍零件的匹配關系，所有的零件必須能在類似總裝條件下無故障地安裝和拆卸。為了保證零件的正常安裝，及相鄰零件的位置關系，所有待測零件安裝及拆裝后不能損壞或者劃傷主檢具。零件安裝方便，零件在Cubing上能夠體現其安裝在整車上的功能，必須滿足其技術要求，能夠和生產零件替換使用，保證可拆卸，以便于獨立地評價分析某些特定零件。

在測量方面，Cubing首先需要滿足測量要求，保證每個檢具模塊功能區域都能用測量機進行檢測；同時，應定位準確、活動自如、操作安全方便；其檢測項目應包括必要的定位孔、定位面、功能面、裝配孔、表面件配合型面及輪廓等。

2.Cubing組裝基準和精度要求

Cubing在設計過程中需有測量基準（孔、球、面），而且基準坐標系方向與汽車整車坐標系方向相重合，Cubing整體加工后在基準上標識X、Y、Z軸，并為三坐標對檢具精度進行驗證時提供測量基準依據。

同時，在驗收精度方面，也要求極高，具體見表1。

Cubing調整技術難點

底座調整相對最為簡單，外覆蓋件的調整最復雜，以翼子板為例，安裝后需要保證和機蓋、A柱、前門的匹配面都在精度范圍內，而這些匹配面都是弧面且非垂直坐標系的面，安裝基準動一個方向，四周的精度都會受到影響。

采用六西格瑪中的DoE試驗方法，通過二水平全因子實驗設計，可以找到翼子板安裝基準各個方向調整量和RPS點的數學聯動關系，從而快速實現將翼子板調整至零位。

設定因子為調整基準X1、Y2、Z3和Z4，因子水平為[-0.1mm，0.1mm]，6個RPS點分別是x1、y2、y3、y4、z5及z6。可以確定如下關系（式中β、γ、ω均為關系系數）

X方向是1∶1的關系，故需要先將翼子板X向調至零位，然后調整Y和Z。

Cubing的機蓋、前后杠、大燈及四門兩蓋等均采用此種方法進行精度調整。

技術實施方案

為保證項目順利進展，三坐標測量團隊組建Cubing搭建團隊，從Cubing數模分析、搭建準備、測量準備、組裝順序確定、位置調整及測量程序開發等方面一一制定計劃并實施，順利完成了Cubing的組裝、搭建和精度調整工作，保障了項目的順利開展。

1.Cubing搭建準備

Cubing搭建準備包含平臺清理、搭建順序確定、測量程序開發等工作。

（1）平臺的清理" 由于整個Cubing要放在平臺上，所以必須要保證整個平臺的清潔度，避免因平臺的高低不平，導致Cubing變形。可以用D60進行防銹清理，毛刺的地方需要用油石打磨。

（2）搭建順序確定" Cubing都是分塊裝箱運輸過來的，吊裝天車的承載能力有限，所以需要將其分塊進行安裝。通過前期的數模分析，明確了各分塊的鏈接方式和鏈接位置，搭建遵循原則先從底座開始，并從后部向前，逐層安裝并調整精度，向上堆砌。最終實現全車精度滿足驗收要求，如圖2和圖3所示。

（3）測量程序開發" 為保證組裝精度，Cubing的放置位置和每個位置的測量和精度調整都有嚴苛的要求，所以需要每安裝一個模塊，就對其關鍵尺寸進行測量，根據測量結果對模塊進行微調，直至滿足精度后，才開始安裝下個模塊。

為了充分利用平臺測量，可以把Cubing放置在平臺一端，這樣可以利用后面的空間進行測量機的精度檢查和微小零件的測量，提高平臺的利用率。左右寬度盡量把Cubing放在整個平臺的中間位置，這樣兩個測量臂都能測到中間位置。

Cubing組裝下來，幾乎每個零件的形面、關鍵孔位、連接基準等都需要測量到，所以測量程序開發是個巨大的工作，此車型Cubing安裝完成共需要開發測量程序2萬+行，輸出測量報告111份。

2.Cubing組裝

整個組裝過程分為：基座位置確認、調整、組裝；車體部位組裝；四門兩蓋單件精度調整和裝配位置調整。

（1）基座位置組裝" Cubing基座共三個模塊，前端基座、主地板基座和后端基座。首先根據預先測量的位置，將后端基座先吊裝至測量平臺，用測量機將其Y向調正，然后依次吊裝主地板基座和后端基座并將其連接。調整坐標系也即整車坐標系建系點分別在后端基座和前端基座上，建立整車坐標系，在坐標系下測量主地板基座，并進行X和Y的調整。反復循環調整，精度合適后進行連接固定，基座搭建即完成。

該過程難點是精度調整，精度要求是0.1mm內。同時，這三塊基座又非常重，需要掄大錘敲擊，敲擊力度有很高的技術要求，太輕模塊不會動，太重調整又容易過頭了。

（2）車體部位組裝" 基座搭建好后就像蓋房子完成了地基，接下來是砌墻。依次吊裝各小模塊并進行精度調整和緊固安裝，如圖4所示。

車體模塊組裝相對較為簡單，像搭積木一樣，逐層、逐塊調整安裝即可。

（3）四門兩蓋的精度調整和組裝" 四門兩蓋是整體發過來的，首先需要進行單件的精度驗收，雖然其運輸過程中已經進行了精細的支具固定，但長達幾個月的運輸過程和顛簸受力，還是會有一定的形變，尤其車門窗框區域，所以在調整過程中就需要將車門的內板和外板進行拆卸，然后通過墊片微調，最終實現合格的車門。而車門坐標系又建立在外板上，所以調整需要對測量數值進行反推，再根據反推結果調整，調整后需重新建系進行測量。該工作技術要求高、難度也高，平均一個車門的調整需耗時將近2.5天才能完成。

結語

通過對Cubing的組裝和精度調整技術進行研究，并將DoE方法應用進復雜調整過程中，首次在公司內實現了Cubing的國產化組裝和精度調整。此經驗已在三個車型上成功推廣，且效率越來越高，第三個車型整體組裝時間縮短了一周，三周工作日內即可全部完成組裝和精度調整，該技術可為國內Cubing的國產化制造提供成功經驗。

參考文獻：

[1] 侯軍，楊智，代丕云.CUBING開發與應用[J].科技創新導報：工業技術，2014（31）：62.