樊亞亞 劉廣

摘 要：測量是科學(xué)的眼睛，更是工程的眼睛，唯有精準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)才能確定產(chǎn)品與產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范和要求相符合的程度，才會有良好的質(zhì)量、成本和效率的組合體，測量更是未來制造中大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，是智能制造的基礎(chǔ)之一。因此，研究汽車尺寸工程中標(biāo)準(zhǔn)和測量技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展對策具有重要意義。下面筆者就對此展開探討。

關(guān)鍵詞：汽車尺寸;標(biāo)準(zhǔn);測量技術(shù);現(xiàn)狀

1尺寸工程概念

尺寸工程是為了讓產(chǎn)品外觀設(shè)計、裝配以及功能更為符合消費(fèi)者需求，能夠經(jīng)得起市場考驗(yàn)，其應(yīng)當(dāng)貫穿在產(chǎn)品開發(fā)的全過程中。國內(nèi)汽車行業(yè)發(fā)展中缺少健全的幾何精度設(shè)計規(guī)范，設(shè)計的公差一般都是根據(jù)設(shè)計者的經(jīng)驗(yàn)獲取，合理性有待商榷。尺寸工程是基于傳統(tǒng)制造領(lǐng)域發(fā)展而來，其更為規(guī)范化，應(yīng)用更加廣泛，在工程制造領(lǐng)域中皆可以用尺寸工程保證產(chǎn)品的精度。汽車開發(fā)中所應(yīng)用的尺寸工程屬于一個系統(tǒng)概念，涉及零部件制造、產(chǎn)品工裝與外形設(shè)計、產(chǎn)品裝配等。汽車開發(fā)中可能會遇到諸多問題，例如產(chǎn)品裝配時存在的裝配干涉困擾，零部件制造時存在的尺寸公差是造成裝配干涉的主要和直接原因，尺寸工程就能解決該問題。因?yàn)槌叽绻こ痰膽?yīng)用能最大程度上降低零部件尺寸公差，保證尺寸準(zhǔn)確性以及車身精度。

2現(xiàn)代測量技術(shù)及其在汽車行業(yè)的應(yīng)用

2.1基于實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器的測量方法

這種測量方法的測量工具皆為實(shí)物，常見的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器有卡尺、千分尺、塞尺、通止規(guī)及綜合功能量規(guī)（檢具）等。

2.2基于虛擬標(biāo)準(zhǔn)器的測量方法（也稱數(shù)字測量方法）

該方法是通過對被測工件（表面或體）進(jìn)行離散點(diǎn)獲取并載入基于CAD的測量軟件后，通過對點(diǎn)云的相關(guān)操作及與CAD模型的比對和賦值來進(jìn)行測量和誤差計算。這類測量儀器一般包括了點(diǎn)（點(diǎn)云）測取裝置和測量軟件兩部分。這類測量的常見裝備有：三坐標(biāo)測量儀、關(guān)節(jié)臂、激光跟蹤儀、藍(lán)光/白光/激光測量儀、數(shù)字比對儀、圓度儀、輪廓儀以及粗糙度儀等。在實(shí)際應(yīng)用中，基于精度、效率和成本的綜合考慮，測量操作可能被配置在實(shí)驗(yàn)室、車間（在線、在機(jī)）等場合。同時，針對具體的測量和控制要求，還會制作專用測量設(shè)備進(jìn)行測量操作。

目前，上述所有的測量方法都被廣泛地應(yīng)用在汽車制造過程中，其主要應(yīng)用有：1）在高精度機(jī)加工方面應(yīng)用，大量采用了三坐標(biāo)測量機(jī)，特別是在動力總成關(guān)鍵零件加工中，三坐標(biāo)測量機(jī)更是直接被配置在生產(chǎn)線中進(jìn)行在線的測量和數(shù)據(jù)反饋，以調(diào)整和控制加工過程。2）在車身（鈑金件）方面應(yīng)用：在白車身整車方面廣泛采用了高精度三坐標(biāo)測量臂（雙臂/三臂），而在車身零件方面，則采用檢具，或定位樣架與三坐標(biāo)測量機(jī)、關(guān)節(jié)臂、激光跟蹤儀、藍(lán)光、白光和影像等測量儀相配合的方式進(jìn)行測量。3）在內(nèi)外飾件和壓澆鑄件方面應(yīng)用：除了三坐標(biāo)測量機(jī)外，還大量應(yīng)用藍(lán)光、白光、激光等測量設(shè)備對形面進(jìn)行快速測量。4）在表面結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用：粗糙度的應(yīng)用在機(jī)加工方面十分普及，波紋度等在缸體、缸蓋、活塞也有深度的應(yīng)用。隨著數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展，同時考慮到效率和成本的因素，基于實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器的測量方法正在逐步退出生產(chǎn)現(xiàn)場。幾何測量的數(shù)字化時代已經(jīng)來臨。

3我國在幾何測量方面與國際先進(jìn)水平的差距分析

其主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1）所有的高端測量儀器，特別是數(shù)字化的檢測裝備全部來自國外。國內(nèi)的測量裝備在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用極少，其主要原因在于儀器精度、可靠性、軟件功能等方面。2）在基于實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器的測量領(lǐng)域，包括綜合功能量規(guī)（檢具）、匹配樣架方面，國內(nèi)已有能力制造并全面替代了國外產(chǎn)品。3）測量傳感器大多購自國外，這導(dǎo)致在國內(nèi)自制的專用測量裝備上核心部件受制于國外。4）測量軟件方面國內(nèi)測量裝備存在大量使用國際市場化測量軟件的現(xiàn)象，自主開發(fā)軟件功能相對欠缺。5）在測量數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，盡管汽車領(lǐng)域有數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析（SPC）的要求，但在實(shí)際應(yīng)用中無論是SPC工具的應(yīng)用還是最終分析數(shù)據(jù)的反饋應(yīng)用等，都與國外存在差距，其核心是對質(zhì)量過程控制的理解以及方法的設(shè)計和應(yīng)用未到位。6）測量結(jié)果的應(yīng)用存在問題，其主要原因在于測量要求，即GD&T標(biāo)注和應(yīng)用未完全體現(xiàn)在功能和控制的要求，導(dǎo)致測量結(jié)果無法對應(yīng)實(shí)際工況，引發(fā)測量數(shù)據(jù)無效。7）測量數(shù)據(jù)的合格性問題突出，主要表現(xiàn)在對測量規(guī)范制訂和測量過程管理的不到位，特別是對測量系統(tǒng)分析（MSA）工具的應(yīng)用不夠充分，最終引發(fā)測量數(shù)據(jù)的可信度問題，以及測量數(shù)據(jù)的比對問題。

4汽車幾何測量技術(shù)的發(fā)展和對策

1）測量要求的變化：測量要求將被明確地分為面向零件裝配功能和加工控制，從而使測量結(jié)果能夠直接對偶到實(shí)際工況，這方面變化已在相應(yīng)的國際GPS&V標(biāo)準(zhǔn)中體現(xiàn)。2）高精度掃描測量技術(shù)，特別是高精度CT的全“體”測量技術(shù)，將在相當(dāng)程度上淘汰絕大多數(shù)的測量操作，并將徹底改變現(xiàn)有的幾何質(zhì)量定義、控制和檢測的方法和流程。3）測量技術(shù)的應(yīng)用將形成全尺寸、全方位、全過程的特點(diǎn)，同時，數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度和可信度、信息的完整度和有效性、大數(shù)據(jù)的價值性，包括數(shù)據(jù)集的關(guān)聯(lián)性和可挖掘性等。4）測量操作的自動化將成為主流，可以預(yù)見的是今后在后端的測量操作將以機(jī)器人等智能裝備搭載測量裝備和自動測量機(jī)為主。5）對測量系統(tǒng)的數(shù)字建模和優(yōu)化迭代將成為數(shù)字孿生的一個重要組成部分。6）測量系統(tǒng)及測量數(shù)據(jù)都將被集成在智能制造系統(tǒng)中，特別是數(shù)字進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建和應(yīng)用是這項工作的核心，目前美國ANSI已構(gòu)建了兩版的質(zhì)量信息架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，即QIF2.0（Quality Information Framework），從而將測量系統(tǒng)和測量數(shù)據(jù)/信息完全融入到企業(yè)的信息化體系?；谏鲜鰧y量技術(shù)現(xiàn)狀的分析和對發(fā)展趨勢的研判，建議我國汽車領(lǐng)域在測量技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用方面重點(diǎn)突破和提升途徑為：1）用3?5年時間，在企業(yè)著力貫徹ISO 9000“循證決策”的原則，充分運(yùn)用先進(jìn)測量工具，完成對質(zhì)量狀態(tài)的全面數(shù)字化，從而使質(zhì)量狀態(tài)及過程顯性化和可視化。2）用5?10年時間，結(jié)合車企的實(shí)際測量與控制需求和國家重在儀器研發(fā)戰(zhàn)略，爭取在高精度數(shù)字化測量裝備這部分有所突破。3）用3?5年時間，結(jié)合車企對質(zhì)量狀態(tài)數(shù)字化和信息化需求，結(jié)合國家工業(yè)軟件研發(fā)戰(zhàn)略，在測量數(shù)據(jù)處理、模型重構(gòu)、數(shù)據(jù)和模型應(yīng)用、數(shù)據(jù)管理、實(shí)驗(yàn)室管理等方面軟件和模塊的研發(fā)和應(yīng)用方面有所突破。4）用5?10年時間，在測量系統(tǒng)建模和優(yōu)化方面開展工程實(shí)踐，并將測量數(shù)據(jù)和測量系統(tǒng)融入到企業(yè)的信息化架構(gòu)中。5）用3?5年時間，結(jié)合我國車企的應(yīng)用需求，形成具有中國特色的QIF標(biāo)準(zhǔn)體系。6）用3?5年時間，重點(diǎn)開展工業(yè)CT技術(shù)在新能源汽車方面的應(yīng)用研究，形成相應(yīng)的測量規(guī)范和評判標(biāo)準(zhǔn)，為新能源汽車質(zhì)量和安全保駕護(hù)航。

結(jié)束語

綜上所述，產(chǎn)品幾何質(zhì)量是產(chǎn)品質(zhì)量不可或缺的部分，是中國制造和中國產(chǎn)品立足和發(fā)展的基礎(chǔ)和根本。標(biāo)準(zhǔn)是唯一的、可行的質(zhì)量抓手。這也就是李克強(qiáng)總理講的“用先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)倒逼中國制造能力的提升”的真正內(nèi)涵。

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