功能尺寸Funktionsmass(3.0)在車身質量狀態控制中的應用

梁秀(上海交通大學機械與動力工程學院，上海 200030)

功能尺寸Funktionsmass(3.0)在車身質量狀態控制中的應用

梁秀
(上海交通大學機械與動力工程學院，上海 200030)

對3.0功能尺寸在車身質量狀態控制中的應用進行案例分析。介紹3.0功能尺寸的3個主要新特性，在三座標尺寸報告中的體現，指導車身尺寸的優化，在車身質量狀態控制中的應用。3.0功能尺寸的應用，可減少額外的測量工作，直觀地了解樣件需要優化的區域，實現對總裝重點控制的尺寸進行預先控制。

Funktionsmass (3.0)；逆向計算法；單點群組；安全性；顧客感官

0 引言

功能尺寸(FM)是用來判斷車身功能質量狀態的尺寸，它是整車質量控制的基礎。建立功能尺寸目錄的目的就是為了更好地控制車身的生產質量。隨著全球范圍內汽車市場的蓬勃發展，新車型開發試制投產的時間越來越短，這就對整車尺寸的評價提出了更高的要求，也要求尺寸的質量狀態評價更加快速、精確、直觀。

3.0功能尺寸目錄,德語名稱是:Konzern Standard Funktionsma-Katalog Karosserie-Zp.5。2009年11月大眾集團內部簽署執行3.0功能尺寸。該標準是大眾集團內部所有車型測量原則的基礎，是集團內品牌車型強制執行的標準。

1 3.0功能尺寸的評價內容

3.0功能尺寸所評價的內容，是與顧客直觀感受相一致的，主要是針對外觀零件的匹配。這更有助于批量生產過程的質量狀態控制，一旦數據出現波動，可立即判斷顧客感官可以感受到的突變和差異。而2.0版本的功能尺寸，如果尺寸狀態偏離設計零點，但是否能對顧客感官評價直接造成影響，是需要試驗和分析的。

FMK 3.0所評價的內容，是與裝配匹配的要求相一致的，更加接近AMB和ZP8的匹配評價和要求。這更加有助于生產過程中的工序零件尺寸控制，一旦數據出現波動，可立即判斷對于后道工序生產質量造成的影響，從而減少了頻繁委托測量的額外工作。從車身尺寸上對匹配進行監控和評價，可提前預警零件偏差對后道匹配的影響。而2.0版本的功能尺寸，過程件尺寸狀態偏離設計原點，但是否會對后道相匹配零件的裝配帶來影響，是需要通過試驗驗證來分析的。

2 3.0功能尺寸的新特性及應用

與老版本2.0功能尺寸相比，3.0功能尺寸具有以下新特性：一是采用單點群組的評價代替兩點距離的評價；二是采用局部坐標系代替整車坐標系評價；三是涉及安全性和顧客感官的單獨設立功能尺寸。下面介紹3.0功能尺寸三個新特性在車身質量狀態控制中的應用案例。

2.1 新特性一：采用單點群組的評價代替兩點距離的評價

2.1.1 特性介紹

3.0功能尺寸的這一特點體現在三座標尺寸報告中，如圖1所示,后門總成C柱平整度功能尺寸BM3108,由群組7個點構成評價。對應區域的間隙功能尺寸BM3107，也是由群組7個點構成評價。每個功能尺寸的評價包括M(偏差最大值)和R(落差值)這兩個元素，均采用法向D輸出。

老版本2.0功能尺寸此處取上下兩個平整度點，輸出Y方向上的落差。

新版本3.0功能尺寸更加直觀地體現了整條邊上平整度間隙的狀態，包括最大的偏差值和落差。測點比老版本2.0功能尺寸多。

2.1.2 在指導質量提升方面的作用

目前總裝車間 Audit 和整車匹配指的是后門間隙楔形。從測量報告看，功能尺寸BM3107 MAX超差，偏差量+0.59 mm。查找單點，是C柱上部MLTHA1801這個點區域超差，直觀地反映了顧客體驗感受到的區域。而老版本2.0功能尺寸單點只有2個，不能反映整條邊完整的情況。

功能尺寸BM3107 Range超差，偏差量+0.94 mm。查找單點，除了C柱上部外，下部MLTHA1257這個點負向偏差。Range的數值就是整條邊上落差最大的值，而不是2.0功能尺寸固定的2個點位置之間的落差。

因此，新版本3.0功能尺寸評價結果直接反映出需要優化的單點位置和大小，從而指導產品質量提升。落實到零件優化計劃上，首先是檢查后門外板輪廓的尺寸，MLTHA1801和MLTHA1257這兩個點位置處，單件尺寸偏差接近零位。剖切門總成，咬邊損失兩處轉角均小于咬邊損失的規劃圖紙。因此優化第一步措施：優化角推。經過優化下部MLTHA1257點處的輪廓放出來，偏差消除；上部MLTHA1801點處的角推優化無效，原因是內凹弧面造型咬邊料堆積，咬邊損失量無法達到預期。優化第二步措施：門外板配合輪廓縮小。把門外板上部MLTHA1801點處輪廓面往內改。經過試驗有效。

2.2 新特性二：采用局部坐標系代替整車坐標系評價

2.2.1 特性介紹

在白車身總成功能尺寸中有2個局部坐標系，分別為：左右側圍區域的局部坐標系，如圖2所示；后部區域的局部坐標系，如圖3所示。

在側圍局部坐標系評價的功能尺寸中，有門內框Schachtmass面，與四門匹配平整度間隙等，約36個功能尺寸。這些功能尺寸也具備3.0的新特性一的群點特點。

在后部局部坐標系評價的功能尺寸中，有側圍后部與后蓋、尾燈的平整度間隙，車頂后部與后風窗玻璃的平整度間隙等。這些功能尺寸也具備3.0的新特性一的群點特點。

2.2.2 在指導質量提升方面的應用

左側圍區域門檻4個單點的平整度，構成BM2323這個功能尺寸。在生產過程中，第20周出現了尺寸惡化的情況。生產的五臺車中，后兩臺的最大偏差值和落差值均偏差變大。在第20周側圍外板從B08切換到B09。前三臺數據是B08側圍外板，后兩臺數據是B09側圍外板。

首先尋找單點的變化：MLSTS1383這個點在局部坐標系中前三臺偏差0.0～0.5 mm，后兩臺偏差2.5～2.7 mm。其余MLSTS1408，MLSTS1410，MLSTS1418三個點基本沒有變化。

偏差變大是由于側圍外板從B08狀態切換到B09狀態。

從測量報告上來看B09側圍外板，MLSTS1383附近的焊接面到門檻平整度落差變大，有+1.5 mm。B08的側圍外板MLSTS1383附近的焊接面到門檻平整度落差是合格的。

對構成功能尺寸構成的4個單點(MLSTS1383， MLSTS1408，MLSTS1410，MLSTS1418)在整車座標和局部坐標系中的變化量，如圖4，表1所示。

表1 4個單點在整車座標和局部坐標系中的變化量

分析局部坐標系的偏轉情況：

(a)MLSTS1383是在整車座標轉換到局部座標后，變化量最大的點。內凹-2.4/-2.2變成外凸+2.5/+2.7。

(b)MLSTS1410是在整車座標轉換到局部座標后，變化量最小的點。變化量僅0.4～0.7 mm。

(c)局部坐標系的偏轉，對MLSTS1383這個點的影響最大。

其次檢查五臺車構成局部坐標系的單點偏差和落差是否有變化。針對該門檻處的功能尺寸，構成功能尺寸的群組點，發向分量主要是Y方向，其他方向上的分量較小。所以重點檢查局部坐標系中三個主控Y向點，如圖5，表2所示。

表2 五臺車局部坐標系中三個主控Y向點的偏差 mm

比較第20周五臺車的MLSTS1521，MLSTS1465，MLSTS1419這三個RPS構成點的趨勢，可知：

(1) 偏差最大的是MLSTS1465這個點，最小的是MLSTS1419這個點

(2)MLSTS1521和MLSTS1465之間的落差在0.43～0.66之間較為穩定。

(3)由于MLSTS1521和MLSTS1465之間的Y向落差，局部坐標系Y向平面右上角內凹，引起左下角外凸，即MLSTS1383這個單點4.7～4.9 mm的變化量。

以最后兩臺B09側圍外板生產的Aufbau為例，MLSTS1419偏差在-0.1 mm，接近零位。

采用此分析方法，迅速找到了功能尺寸超差的原因和優化方向。

功能尺寸BM2323偏差的原因：一是側圍外板單件焊接面與匹配面落差大于理論值1.5 mm；二是側圍B柱上部局部坐標系Y向存在偏差。

其解決措施：一是側圍外圍外板單件優化；二是調整Frame1工位夾具來優化B柱上部局部坐標系RPS點MLSTS1465的偏差。

針對BM2323這個功能尺寸，把構成所有涉及的單點，變成一個小程序進行模擬試驗。虛擬分析給與該功能尺寸單點的優化目標：

(1)模擬MLSTS1383這個單點在整車坐標系中，尺寸優化恢復到A08的0.3 mm偏差的狀態。BM2323功能尺寸MAX合格，Range超差。MLSTS1383在整車坐標系中偏差-2.4，在局部坐標系中偏差-0.6，落差比之前4.9的落差縮小。

(2)減小構成局部坐標系的RPS點MLSTS1465的偏差。分別做了-0.6/-0.4/-0.3/-0.2四組數據。當MLSTS1465偏差為-0.3和-0.2的時候，BM2323功能尺寸MAX合格，Range也合格。此時局部坐標系Y向已基本在一個平面內。

2.3 新特性三：涉及安全性和顧客感官的單獨設立功能尺寸以側圍內板總成為例，拉手支架是涉及安全性的孔，左右兩側一共設置了18個功能尺寸，包括X向和Z向。在項目初期設計時，設計人員并沒有注意到拉手支架的重要性，有的車型拉手支架在白車身安裝，有的車型在總裝車間安裝。3.0功能尺寸重點評價了拉手支架的尺寸要求，引起設計人員對該零件的尺寸重視。為此，檢查了拉手支架單件零件的尺寸狀態和拉手支架上側圍前柱上部加強板的夾具定位情況，發現拉手支架單件零件兩個安裝方孔X向之間的距離不正確；拉手支架上側圍A柱上部加強板的夾具定位不穩定。因此采取以下優化措施：

(1)優化拉手支架兩個X向安裝方孔之間的距離。采用專用料架來保證拉手支架料不變形。夾具上X向做成兩個菱形銷定位控制，并保證兩個菱形銷角度正確。

(2)Y向在夾具上用磁鐵吸住而沒有采用夾頭，實際效果不好。需增加Y向夾頭。

3 結束語

功能尺寸Funktionsmass (3.0)在車身質量狀態控制中的應用，可取得很好的效益和效果。首先，合理地應用單點群組的評價代替兩點距離的評價這一新特性，可減少額外的測量委托，節省30%的測量工作，對四門兩蓋的尺寸質量狀態的優化更具有指導性。第二，合理地應用局部坐標系代替整車坐標系評價這一新特性，可使測量報告直觀地體現總裝 Audit所抱怨的平整度間隙匹配問題。在項目初期夾具設計就考慮到3.0功能尺寸的要求，可減少后期夾具改造的投資，也使得樣板調整尺寸更加直觀明了，無需像以往項目做大量的樣件的零件報廢來試驗，可直觀地了解需優化哪個區域的尺寸。第三，合理地應用涉及安全性和顧客感官的單獨設立功能尺寸這一新特性，就能在白車身階段就采取措施，對總裝重點控制的尺寸進行預先控制，在項目前期階段就達到既定目標。

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Application of Funktionsmass(3.0)in Car Body Mass State Control

LIANG Xiu
(School of Mechanical Engineering，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200030，China)

The application of Funktionsmass(3.0)in car body mass state control was introduced.Three major new features of Funktionsmass(3.0),reflecting in the CMM dimensions report,guiding the quality optimization of real car body,applying in body mass state control,were described.The application of 3.0 functional dimensions can reduce the additional survey work,intuitively understand the area which need be optimized,achieve pre-emphasis control of the assembly workshop.

Funktionsmass(3.0); Reverse calculations;Points group;Security;Customer sensory

2013-10-28

梁秀(1981—)，女，碩士，工程師，研究方向為車輛工程。E-mail：rosignol@tom.com。