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 長沙 410000)

隨著汽車行業的迅猛發展，客戶對產品質量日益嚴格。白車身或零部件精度不達標造成車身間隙面差超標的問題，嚴重影響整車一次下線合格率和產品外觀質量。如何快速、準確地找出影響間隙面差超標的因子，是亟需解決的問題。本文結合獵豹CS9車型，首先將全景天窗安裝在Cubing上，測量各點與Cubing的面差；然后結合天窗與頂蓋的DTS數據采用概率法計算分析出天窗與Cubing匹配時的理論面差；對比分析并結合實際裝車情況驗證結果，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，作為汽車行業先進質量控制工具而被廣泛使用（圖1）。在汽車生產過程中，通過快速進行零部件的互換，可以迅速查找被匹配零部件部分屬性是否符合設計要求，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，加快質量問題的整改，提升產品質量。

利用Cubing對零部件的尺寸、間隙、面差和外觀等匹配特性進行評定時，應該避免以下兩個誤區：第一是將零部件定位在Cubing上，檢測零部件與Cubing標準模塊對應的間隙、面差，然后將數據與車身數據理論值進行對比，如果數據與理論值一致，就判定零部件是合格的。第二是將零部件定位在Cubing上，檢測零部件與Cubing標準模塊對應的間隙、面差，然后將數據與車身DTS數據對比，如果偏差在DTS設計的公差范圍內，就判定零部件是合格的。但這兩種方法都是錯誤的，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，必然導致兩者匹配結果與理論值存在偏差，第一種方法將導致制造精度過高，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，擴大了零部件的公差，降低了檢驗標準，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。當測量結果在公差值范圍內時，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。由于極值法對于零部件加工精度要求高，導致制造成本高；蒙特卡洛法計算復雜，故本文結合實際需要采用傳統的公差分配方法-概率法。在大規模生產條件下所有的零部件尺寸偏差都服從同一分布規律（一般為正態分布）。這時組成環同時達到極限尺寸的概率等于每個組成環都出現極限尺寸的概率之積，也就非常小。如果組成環較多，概率法分配的公差幾乎能保證零件的完全互換性，產品的加工成本可以大大降低。

式（1）中T0為封閉環的公差，Ti為組成環的公差。各組成環偏差均為正態分布時，K=1，各組成環不服從正態分布時，對其定義一個相對于正態分布的系數K，偏態分布，K=1.17，三角分布，K=1.22。

2 利用Cubing對全景天窗匹配

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（圖1），且裝配一致性差，嚴重影響整車外觀質量，造成客戶抱怨。整車下線后，還需要進行多次調整返工，制造成本增加，生產效率降低。

針對上述問題，現采用將全景天窗安裝在Cubing上進行匹配的方法來分析。全景天窗各測量點的具體位置（圖2）及DTS數據（表1）如下。

圖1 全景天窗與頂蓋面差超差

圖2 各測量點的位置

表1 全景天窗與頂蓋面差的DTS數據

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

計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。為了測量全景天窗零部件的制造精度，隨機抽取5臺全景天窗樣件在Cubing上測量（圖3）。

測量結果與尺寸標準進行對比（表2），數據如下。

從表2中可以看出，P3，P4，P5，P6，P7這5個點的數據存在超標情況，P3點低于標準面差范圍，而P5，P6，P7，P8這4點高于標準面差范圍。

由于白車身精度不穩定且整車結構復雜，而Cubing是一個標準化的模塊，不能完全模擬實際裝配情況，故在Cubing使用過程中不能單純地將零部件與Cubing匹配的結果用來分析，還應該結合零部件與實車匹配的結果來分析車身偏差對零部件在車身上狀態的影響。故在生產現場隨機測量了幾臺車的天窗與頂蓋的面差值，發現實際裝車情況跟在Cubing上匹配的結果一致，故驗證了Cubing匹配的準確性。

表2 全景天窗精度測量點數值

圖3 全景天窗精度測量點

3 結語

本文首先概述了Cubing的使用方法，然后結合天窗與頂蓋的面差分析，查找出影響因子，最后結合實際裝車狀態分析。做以下幾點總結：（1）使用Cubing匹配時，零部件與Cubing允許的公差應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，還應該結合實際情況來分析。（2）在獵豹CS9車型生產過程中，天窗與頂蓋面差超標：P3點低于標準面差，而P5，P6，P7，P8這4點高于標準面差。后續廠家可以根據具體數據調整這幾個點的高度。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者的相互推諉。