蘇志勇 李小強 孫政

摘要：傳統(tǒng)車型尺寸育成工作模式存在關鍵臂定位不穩(wěn)、測量范圍小和部分工位無法測量的問題，因此提出了一種新型在線匹配尺寸育成工作模式。分析了在線匹配工作原理及工作模式。通過對比分析傳統(tǒng)生準過程尺寸育成工作模式與在線匹配工作模式的優(yōu)劣性，得出在線匹配模式可以降低問題分析難度，縮短新車型生準周期，實現(xiàn)了焊裝夾具在線測量零件的功能，搭載新車型項目驗證了在線匹配尺寸育成模式的科學性。

關鍵詞：尺寸育成 在線匹配 在線測量

中圖分類號：U466? ?文獻標識碼：B? ?DOI： 10.19710/J.cnki.1003-8817.20220345

Abstract： For the problems of traditional vehicle dimensional breeding mode including unstable critical arm positioning， small measurement range and some stations unable to measure， this paper proposed a novel online matching dimension breeding mode， and analyzed the online matching principle and operating mode. By comparing and analyzing the advantages and disadvantages of the traditional dimension breeding mode and online matching mode， this paper concluded that the online matching model can reduce the difficulty of problem analysis， shorten production preparation cycle of new vehicle model， realize online part measurement of welding fixture， the scientific nature of online matching dimension breeding mode was verified on a new vehicle model project.

Key words： Dimension breed， Online matching， Online measurement

作者簡介：蘇志勇（1975—），男，高級工程師，學士學位，研究方向為尺寸工程。

參考文獻引用格式：

蘇志勇， 李小強， 孫政. 在線匹配技術在汽車生產(chǎn)中的應用[J]. 汽車工藝與材料， 2023（5）： 14-18.

SU Z Y， LI X Q， SUN Z. Application of Online Matching Technology in Automobile Production[J]. Automobile Technology & Material， 2023（5）： 14-18.

1 前言

隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車市場競爭日益激烈，尤其在近幾年國內(nèi)各大汽車公司迅速崛起，合資車企不斷增強國內(nèi)市場開發(fā)，爭相推出各種新車型以滿足市場需求。因此，如何提高汽車制造質(zhì)量和縮短新車型開發(fā)周期，成為了汽車生產(chǎn)企業(yè)贏得市場競爭的關鍵[1]。本文提出一種在線匹配技術，用于新車型生產(chǎn)準備（生準）前期，白車身制造過程中現(xiàn)場質(zhì)量問題的分析和解決。該技術可以快速、直接評價工裝或零件問題，查找問題真因并及時整改，有效提高分析問題效率，縮短問題解決周期，提高車身質(zhì)量。

2 傳統(tǒng)生準尺寸育成工作模式

目前新車型生準尺寸育成工作模式，是以數(shù)據(jù)車為載體，以單件檢具（Part Coodinate Fixture，PCF）和總成匹配檢具為主要評價手段，通過多輪次零件和夾具調(diào)整以及數(shù)據(jù)車驗證[2]（PDCA循環(huán)），才能達到白車身質(zhì)量目標（圖1）。從整車及白車身發(fā)現(xiàn)問題到零件或工裝調(diào)整，方案驗證周期長，工作效率低且問題分析困難，不利于縮短生產(chǎn)準備周期。

以側(cè)圍尺寸育成為例：

首先，按照PCF檢具操作指導書要求，將零件按照層級依次擺放到PCF檢具上，確認定位基準及零合件之間匹配關系。

其次，結合單件數(shù)據(jù)，對型面搭接間隙大或干涉區(qū)域問題分析，并對零件進行手修驗證，保證焊接型面貼合間隙≤0.3 mm（需同時制作2量份手修樣件）。

然后，對特征部位進行劃線共孔，并將零件移到焊接夾具上，確認特征部位標記是否有偏差。若發(fā)現(xiàn)特征部位偏差量超出允許范圍，需返回確認夾具精度，直到特征部位偏差量在目標允許范圍內(nèi)。

再次，將零件依次焊接，形成目標大總成，并送檢測量全數(shù)據(jù)尺寸。

最后，對超差點進行分析，手修后的問題零件返回模具廠家，提取修正量指導模具整改。問題未分析清楚的零件繼續(xù)利用戴明環(huán)（PDCA Cycle）循環(huán)方法排查，直到查出問題，如圖2所示。

3 在線匹配尺寸育成模式

以夾具為載體，結合便攜式CMM測量設備，將PCF檢具育成思路移植到夾具上。對外觀匹配型面、安裝孔位、匹配間隙進行定量分析，直接將問題點拆解到夾具和零件上。

3.1 在線匹配設計原理

在現(xiàn)有焊裝夾具BASE板上預留若干組測量機放置平臺板安裝孔位，便于生產(chǎn)準備過程中測量機放置平臺板安裝，以實現(xiàn)夾具或零件局部測量在線匹配分析。

測量機放置平臺板設計結構如圖3所示。平臺板左端為半徑為80 mm圓盤，用于放置測量機吸盤；右端為加工有固定螺栓孔、圓孔和長圓孔的半圓盤，分別是用于與焊裝夾具BASE板固定連接的定位螺栓孔、主定位孔和輔助定位孔。平臺板長、寬、高尺寸分別為450 mm、120 mm、20 mm，中間設計有減重孔，材料為便于測量機吸盤固定的鐵質(zhì)材料，整體質(zhì)量約7.5 kg。測量機放置平臺板與焊裝夾具BASE板安裝結果如圖4所示。

3.2 在線匹配工作模式

在線匹配不同于傳統(tǒng)尺寸育成工作模式，由于借助了測量機，可以將夾具精度測量、零件在夾具上自由狀態(tài)測量、零件在夾具上夾緊狀態(tài)測量、焊接工序前后狀態(tài)變化測量在焊裝夾具上同步完成，如圖5所示。在線匹配成功地將夾具測量、零件測量、夾具調(diào)整、總成測量同步進行，推動了夾具實現(xiàn)在線測量匹配，有效縮短問題分析時間，同時為后續(xù)縮短生準周期提供技術支撐。

3.3 在線匹配瓶頸突破創(chuàng)新

在實際應用過程中，零件放置到夾具后，受限于零件覆蓋空間，導致便攜式CMM放置空間不足和建系空間難以實現(xiàn)。為了解決以上問題，提出局部小坐標系理論和借助測量放置板平臺2項措施。其中，局部坐標系可以將所有建系基準孔誤差統(tǒng)一到同一基準下，測量放置板平臺可以取代測量機三腳架，克服三腳架定位不穩(wěn)，測量精度差問題。如圖6所示。

4 傳統(tǒng)匹配與在線匹配的優(yōu)劣性

4.1 縮短生產(chǎn)周期、降低分析難度

本文根據(jù)新車型生產(chǎn)準備過程中尺寸育成工作內(nèi)容，結合傳統(tǒng)匹配和在線匹配各自模式特點，分別從測量依據(jù)、測量條件、效果評價以及使用范圍緯度進行分析對比。如表1所示。

通過表1對比可以看出，傳統(tǒng)匹配模式使用范圍較廣，但是仍然存在以下問題：依靠每套夾具檢測數(shù)模，夾具數(shù)模標準不統(tǒng)一；夾具檢測狀態(tài)為靜態(tài)，無法真實反應因夾具剛度、強度因素帶來的實際工作問題；零件數(shù)據(jù)獲取不及時，缺少數(shù)據(jù)支撐；調(diào)整、生產(chǎn)、測量、分析及時性不夠，造成解決問題周期較長；夾具、零件、工序變化問題摻雜在一起，增加問題分析難度。

在線匹配工作模式將夾具測量、零件測量、夾具調(diào)整、總成測量，數(shù)據(jù)分析在夾具上同步完成?？捎行Эs短送檢、測量等待周期，節(jié)約2～3個工作日；利用唯一的產(chǎn)品數(shù)模，避免工序不同的夾具數(shù)模自身存在的問題；實現(xiàn)夾具動態(tài)檢測，體現(xiàn)實際工作狀態(tài)。便于識別夾具強度問題；快速評價零件狀態(tài)，實現(xiàn)問題快速分析；可測量各工序零件變化，便于鎖定問題真因。

4.2 提高測量精度、擴大測量范圍。

圖7a為傳統(tǒng)測量機使用的測量支架，有效測量空間為X，測量機長度為L，支架最大高度為60 cm，最大水平跨度為30 cm，則根據(jù)韋達定理可知：

在線匹配使用的放置平臺示意圖如圖7b所示，有效測量空間X與測量機長度L及放置平臺長度之間的關系為：

由式（1）和式（2）可知，相對于傳統(tǒng)測量支架，在線匹配放置平臺的使用，使得測量儀的有效測量范圍明顯提高。

5 在線匹配技術的實際應用

搭載公司新車型在焊裝夾具設計過程中，BASE板上增加了測量機放置平臺安裝孔位。在生產(chǎn)準備尺寸育成時，應用了在線匹配同步工作模式。如圖8所示，為公司某新車型側(cè)圍焊裝夾具，在夾具BASE板上預留了測量機放置平臺安裝位置，在分析側(cè)圍問題時，通過測量機放置平臺增加了測量機在夾具上的安置空間，保證了夾具測量、零件測量、夾具調(diào)整、總成測量同步進行。一方面節(jié)約了從問題發(fā)生到問題得以解決的過程大量時間（整個過程1個工作日即可完成）；另一方面，避免了因測量機三腳架固定牢固性差，焊裝夾具旋轉(zhuǎn)導致的建系不統(tǒng)一，測量精度損失問題。

圖9為某車型側(cè)圍在線匹配后焊接總成的測量結果。

表2為公司某車型傳統(tǒng)尺寸育成模式下分總成合格率與新型在線匹配模式下分總成合格率對比。通過地板、四門兩蓋、頂蓋、等分總成的合格率來看，在線匹配模式下總成合格率有明顯提升，說明在線匹配模式對新車型生準尺寸育成合格率提升效果明顯。

6 結論

a. 分析了傳統(tǒng)尺寸育成模式工作中存在的不足，針對其存在的問題，提出了一種新型在線匹配尺寸育成工作模式，并對在線匹配工作原理、工作模式瓶頸突破進行了闡述。

b. 搭載新車型生產(chǎn)準備過程，對在線匹配進行實際應用，實現(xiàn)了夾具測量、零件測量、夾具調(diào)整、總成測量同步完成。并通過傳統(tǒng)模式與在線匹配的對比分析可知，在線匹配可以縮短生準周期，降低白車身焊接過程問題分析難度，提高分總成合格率。對汽車生產(chǎn)準備具有實際指導意義。

c. 隨著科技的進步，測量手段的不斷更新，在線匹配將會開發(fā)更先進、測量精度更高、更方便的工作模式。

參考文獻：

[1] 成起. 尺寸工程在車身開發(fā)中的應用[J]. 汽車工藝與材料， 2012（11）： 50-52.

[2] 楊思源， 涂雄， 李軍. 尺寸工程在白車身制造過程中的應用[J]. 重慶理工大學學報（自然科學）， 2012， 26（6）： 18-23.