基于Cubing的全景天窗與頂蓋面差分析

高書凱，張蕓華

(湖南獵豹汽車股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

隨著汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量日益嚴(yán)格。白車身或零部件精度不達(dá)標(biāo)造成車身間隙面差超標(biāo)的問題，嚴(yán)重影響整車一次下線合格率和產(chǎn)品外觀質(zhì)量。如何快速、準(zhǔn)確地找出影響間隙面差超標(biāo)的因子，是亟需解決的問題。本文結(jié)合獵豹CS9車型，首先將全景天窗安裝在Cubing上，測(cè)量各點(diǎn)與Cubing的面差；然后結(jié)合天窗與頂蓋的DTS數(shù)據(jù)采用概率法計(jì)算分析出天窗與Cubing匹配時(shí)的理論面差；對(duì)比分析并結(jié)合實(shí)際裝車情況驗(yàn)證結(jié)果，找出影響天窗與頂蓋面差的因子。

1 綜合檢具概述

綜合主檢具由于它高度模塊化的特點(diǎn)，作為汽車行業(yè)先進(jìn)質(zhì)量控制工具而被廣泛使用（圖1）。在汽車生產(chǎn)過程中，通過快速進(jìn)行零部件的互換，可以迅速查找被匹配零部件部分屬性是否符合設(shè)計(jì)要求，幫助排查分析裝配過程中尺寸匹配問題，提高問題分析的效率，加快質(zhì)量問題的整改，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

利用Cubing對(duì)零部件的尺寸、間隙、面差和外觀等匹配特性進(jìn)行評(píng)定時(shí)，應(yīng)該避免以下兩個(gè)誤區(qū)：第一是將零部件定位在Cubing上，檢測(cè)零部件與Cubing標(biāo)準(zhǔn)模塊對(duì)應(yīng)的間隙、面差，然后將數(shù)據(jù)與車身數(shù)據(jù)理論值進(jìn)行對(duì)比，如果數(shù)據(jù)與理論值一致，就判定零部件是合格的。第二是將零部件定位在Cubing上，檢測(cè)零部件與Cubing標(biāo)準(zhǔn)模塊對(duì)應(yīng)的間隙、面差，然后將數(shù)據(jù)與車身DTS數(shù)據(jù)對(duì)比，如果偏差在DTS設(shè)計(jì)的公差范圍內(nèi)，就判定零部件是合格的。但這兩種方法都是錯(cuò)誤的，第一種方法忽略了車身和零部件的偏差。在車身和零部件的加工制造過程中不可避免的存在偏差，必然導(dǎo)致兩者匹配結(jié)果與理論值存在偏差，第一種方法將導(dǎo)致制造精度過高，大大增加制造成本。第二種方法將兩者的配合公差全部分配給零部件，擴(kuò)大了零部件的公差，降低了檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，容易將不合格的零部件判定為合格。

正確的判定方法是令Cubing的制造公差為零，則零部件與Cubing的匹配公差值等于零部件與白車身的匹配公差減去車身公差值。當(dāng)測(cè)量結(jié)果在公差值范圍內(nèi)時(shí)，判定零部件尺寸是合格的，否則零部件尺寸就是不合格的。傳統(tǒng)的公差分配法有三種：即極值法、概率法和蒙特卡洛法。由于極值法對(duì)于零部件加工精度要求高，導(dǎo)致制造成本高；蒙特卡洛法計(jì)算復(fù)雜，故本文結(jié)合實(shí)際需要采用傳統(tǒng)的公差分配方法-概率法。在大規(guī)模生產(chǎn)條件下所有的零部件尺寸偏差都服從同一分布規(guī)律（一般為正態(tài)分布）。這時(shí)組成環(huán)同時(shí)達(dá)到極限尺寸的概率等于每個(gè)組成環(huán)都出現(xiàn)極限尺寸的概率之積，也就非常小。如果組成環(huán)較多，概率法分配的公差幾乎能保證零件的完全互換性，產(chǎn)品的加工成本可以大大降低。

式（1）中T0為封閉環(huán)的公差，Ti為組成環(huán)的公差。各組成環(huán)偏差均為正態(tài)分布時(shí)，K=1，各組成環(huán)不服從正態(tài)分布時(shí)，對(duì)其定義一個(gè)相對(duì)于正態(tài)分布的系數(shù)K，偏態(tài)分布，K=1.17，三角分布，K=1.22。

2 利用Cubing對(duì)全景天窗匹配

在獵豹CS9車型全景天窗的裝配過程中，全景天窗安裝完后與頂蓋面差超標(biāo)（圖1），且裝配一致性差，嚴(yán)重影響整車外觀質(zhì)量，造成客戶抱怨。整車下線后，還需要進(jìn)行多次調(diào)整返工，制造成本增加，生產(chǎn)效率降低。

針對(duì)上述問題，現(xiàn)采用將全景天窗安裝在Cubing上進(jìn)行匹配的方法來分析。全景天窗各測(cè)量點(diǎn)的具體位置（圖2）及DTS數(shù)據(jù)（表1）如下。

圖1 全景天窗與頂蓋面差超差

圖2 各測(cè)量點(diǎn)的位置

表1 全景天窗與頂蓋面差的DTS數(shù)據(jù)

其中，頂蓋上天窗各安裝點(diǎn)的位置公差為±0.2mm，頂蓋的形位公差為±0.5mm，按均根方法計(jì)算公式：

計(jì)算得出頂蓋的公差值為±0.54mm。

零部件與Cubing的匹配公差值等于零部件與白車身的匹配公差減去車身公差值。利用概率法，則天窗與Cubing的匹配公差為±0.8mm。為了測(cè)量全景天窗零部件的制造精度，隨機(jī)抽取5臺(tái)全景天窗樣件在Cubing上測(cè)量（圖3）。

測(cè)量結(jié)果與尺寸標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比（表2），數(shù)據(jù)如下。

從表2中可以看出，P3，P4，P5，P6，P7這5個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)存在超標(biāo)情況，P3點(diǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)面差范圍，而P5，P6，P7，P8這4點(diǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)面差范圍。

由于白車身精度不穩(wěn)定且整車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而Cubing是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的模塊，不能完全模擬實(shí)際裝配情況，故在Cubing使用過程中不能單純地將零部件與Cubing匹配的結(jié)果用來分析，還應(yīng)該結(jié)合零部件與實(shí)車匹配的結(jié)果來分析車身偏差對(duì)零部件在車身上狀態(tài)的影響。故在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)測(cè)量了幾臺(tái)車的天窗與頂蓋的面差值，發(fā)現(xiàn)實(shí)際裝車情況跟在Cubing上匹配的結(jié)果一致，故驗(yàn)證了Cubing匹配的準(zhǔn)確性。

表2 全景天窗精度測(cè)量點(diǎn)數(shù)值

圖3 全景天窗精度測(cè)量點(diǎn)

3 結(jié)語

本文首先概述了Cubing的使用方法，然后結(jié)合天窗與頂蓋的面差分析，查找出影響因子，最后結(jié)合實(shí)際裝車狀態(tài)分析。做以下幾點(diǎn)總結(jié)：（1）使用Cubing匹配時(shí)，零部件與Cubing允許的公差應(yīng)該是零部件與白車身的匹配公差減去車身公差值；與Cubing匹配完之后，還應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況來分析。（2）在獵豹CS9車型生產(chǎn)過程中，天窗與頂蓋面差超標(biāo)：P3點(diǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)面差，而P5，P6，P7，P8這4點(diǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)面差。后續(xù)廠家可以根據(jù)具體數(shù)據(jù)調(diào)整這幾個(gè)點(diǎn)的高度。使用Cubing匹配來分析車身和零部件的尺寸問題，可以加快問題的分析，減少車身與零部件生產(chǎn)者的相互推諉。