關于白車身尺寸檢測技術及數據應用的研究

李明悅 李軼靚

摘 要：現階段汽車已經逐步實現在人們日常生產生活中的普及，人們對汽車質量所提出的要求也越來越高，這對汽車行業來說是一種全新的要求與挑戰。白車身主要作為載體實現對整個汽車零部件的承載，因此必須對其質量進行嚴格的控制。本文主要對白車身尺寸檢測技術以及數據的應用進行探究與分析，這可從根本上實現對汽車質量的保障趨，并為汽車行業的日后發展與進步打下堅實基礎。

關鍵詞：白車身；三坐標測點；數據分析；白車身測點設計

白車身是汽車不可缺少的重要組成部分，對整個汽車零部件來說就是一個重要的載體，其重量以及制造成本在整個汽車中所占比例高達30%-60%，中間具有較多的環節，因此在實際裝配過程中難以避免誤差的出現。白車身可以說是一種多層次的體系結構，在實際針對工裝夾進行調整的過程中會受到多種客觀因素的影響，尤其是其頻率較低。在實際分析其中影響因素的過程中需要借助各類測量手段。

一、車身尺寸測量設備及測量方式介紹

在實際對白車身的尺寸進行檢測的過程中我們最常使用的工具是三坐標測量機，這是一種高效的精密測量儀器，最早發展時間為20世紀60年代，已經實現大面積的推廣與使用。空間解析幾何的三維直角坐標系是三坐標測量機的基礎與前提。

在實際確定幾何形狀以及位置的過程中我們主要依靠X，Y，Z三個坐標值，三坐標測量機上有三個直線導軌，這三者之間呈現出一種相互垂直的狀態。將坐標尺合理的安裝到導軌上即可實現對三個實際坐標軸的獲取，最后結合實際實現對三維側頭的設計，實現對被測物體表面具體位置的準確定位。

二、測點與測量

1.白車身測點分類

按照測量對象幾何形狀的不同，可以將常見的車身測點分為6類：（a）圓孔中心點、（b）長孔中心點（包括長孔/腰孔、橢圓孔）、（c）方孔中心點（矩形孔）、（d）棱點（過渡）、（e）邊點（壓邊、折邊或切邊）和（f）曲面點（任意空間曲面上一點）。測點形狀不同，測量方式也不盡相同。從測點性質看棱點可以用兩個棱邊的曲面點替代。

2.測點的設計

在使用三坐標測量零件或白車身前，首先必須先定義測點，即定義測量位置及測量要素。測點一般是根據GD&T;/Con-trolDrawing（控制圖）要求，結合生產工藝，用于監控/反映產品和工藝尺寸特性的測量點。目前測點一般定義為兩類：功能性測點，主要是與安裝尺寸相關的測點；另一類是匹配測點，主要是涉及門之間的配合（間隙、段差、平行度的要求）。

測點的選取遵循以下原則：所有產品要求的配合表面、安裝孔、安裝面、切邊都必須布置測點，不規則匹配面按每隔50mm測量，根據零件形狀可以適當增減。對于長尺寸的大平面，可200～300mm每段測量；對于復雜曲面，視具體搭接關系增加測量點的密集程度。

三、測量數據應用

1.測量數據分析策略

為在真正意義上實現對大量白車身測點測量數據的獲取我們必須實現對精確的三坐標測量等白車身檢測技術的合理使用，我們可在結合實際的基礎上使用較為合理的數理統計方法實現對上述數據的挖掘與分析。這對白車身對問題的解決有一定的指導作用，白車身精度可在這一過程中有所提高，同時對整車品質的提升有相當重要的意義與作用。

通過相關分析我們可以發現現階段主要依靠兩種策略對主機廠的測量數據進行分析，為在真正意義上實現對白車身精度的自主控制，我們可將測點的名義值作為主要依據實現對白車身精度和以功能尺寸的驅動與控制，從根本上促使上述目標得以實現。白車身各測點的理論值可以說是名義值驅動的實質與目標，在驅動零件質量的過程中主要對理論值進行一系列的設計工作。

名義值驅動要求模、夾檢、具及零件的整個環節都以設計狀態為質量目標。優點：

1.名義值驅動單純追求將零件每個點做到設計狀態，降低了對尺寸工程師分析問題能力的要求，減少了人的因素對整車尺寸的影響。

2.所有測點做合設計狀態，避免了偏置公差可能帶來的未知風險。譻訛對于全球車型、多生產線生產車型或者共底盤的改款車等通用性強。

缺點：為了所有測點達到名義值，不能使用偏置公差等手段，所有不符合名義值的測點都需要修模或調整工裝，增加制造成本，拉長項目周期。

名義值驅動對零件供應商的門檻要求更高，勢必增加物料采購成本以功能尺寸為主控制白車身精度是從產品制造尺寸中提取出來，計算具有相同裝配功能的一組測點間的相對尺寸關系。它反映產品重要功能而必須保證的尺寸，將顧客的需求、產品的設計要求、制造工藝要求等轉化為測量元素。

優點：簡化需分析的尺寸，僅分析測點相對尺寸，而不需單個測點分析。由于測點測量采用相同的測量系統，計算測點間相對尺寸，則可濾除定位、無關誤差影響（如測量系統誤差）。譻訛直接面向客戶需求，減少無用模具、夾具更改，節省成本，響應快速。

缺點：

1.對尺寸工程師能力水平要求較高，需要有豐富的經驗判定測點偏置公差的影響。需要面對公差偏置可能帶來的對其他未知區域的影響，風險較高。

2.測量數據穩定性分析

不論采用名義值驅動還是功能尺寸分析，做到設計狀態尺寸要求都是最基礎的，名義值驅動強調的單個測點相對設計狀態的符合性，功能尺寸強調的是具有相同裝配功能的一組測點相對位置尺寸與設計相對位置尺寸的符合性。但是對于汽車行業動輒每年超千萬的銷量來說，控制所生產出來產品的穩定性顯得尤為重要，穩定性是主機廠制造質量水平的代表。

在這里我們引入工序能力的概念，工序能力又稱過程能力，是指過程處于正常狀態（穩定受控狀態）時，所呈現出的一致性（Uni-formity），它反映過程本身的生產能力，即過程的穩定程度，穩定程度越高，那么生產能力就越大，對計量特性來講，工序能力通常以產品質量特性數據分布的6倍標準偏差表示，的水平，CII越小說明制造過程控制越穩定，制造一致性好，CII計算的結果不受公差更改的影響，但公差更改影響合格率、CPK。

利用穩定性參數控制車身尺寸的好處是顯而易見的，只有車身尺寸的穩定才能夠保證總裝裝配的一致性，不會出現同一個門零件只能裝配一臺車的情況，完全可以根據現場情況進行互換。且車身尺寸的穩定能幫助我們盡快地分析問題并加以整改。比如：總裝有一個零部件裝配有問題，那么，在車身尺寸穩定的情況下，每輛車的裝配都存在這個問題，那我們可以根據上面的分析快速地進行分析和解決。

結語：車身是整車裝配的基礎，在各大整車廠也都將車身作為核心來開展工作。車身質量水平的高低基本反映了公司的制造水平。本文闡述了分總成及白車身測點設計以及三坐標數據應用，合理的測點布置與設計測點是白車身三坐標測量的基礎。對于三坐標數據研究與應用可以幫助我們更好進行車身質量控制，使車身質量控制有數可循，以數據驅動質量，達到制造要求與設計要求的高度符合性。

參考文獻：

[1]楊揚.轎車車身尺寸在線檢測數據自動報警方法研究與應用[D].上海交通大學，2011.

[2]余文超，齊二石.在線測量技術應用于白車身的生產尺寸監控[J].機械設計與研究，2014（2）：96-98.