《車身尺寸檢驗(yàn)技術(shù)》

車身尺寸檢驗(yàn)技術(shù)郭慶勇2016-04-13技術(shù)質(zhì)量區(qū)域目錄1概述2車身尺寸影響因素3手動(dòng)式尺寸檢驗(yàn)技術(shù)4光掃描式尺寸檢驗(yàn)技術(shù)5自動(dòng)式尺寸檢驗(yàn)技術(shù)6尺寸檢驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用

車身尺寸檢驗(yàn)技術(shù)是汽車整車廠的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其本質(zhì)是建立以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的制造質(zhì)量控制體系。

通過對(duì)制造數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析來控制車身制造尺寸偏差源，保證車身制造的穩(wěn)定性，最終提高整車的裝配精度。其核心是采用先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，建立從沖壓零件、工裝夾具到裝配過程協(xié)調(diào)、一致及高效的測(cè)量系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)分析和積累，將依賴個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)管理提升到科學(xué)的數(shù)據(jù)管理。先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)和體系管理是尺寸精度控制的基礎(chǔ)。白車身的制造質(zhì)量水平主要包含尺寸精度、焊接質(zhì)量和外觀質(zhì)量等幾個(gè)方面，其中，白車身尺寸精度是保證整車零部件裝配精度的基礎(chǔ)。概述車身尺寸影響因素1.工裝夾具工裝夾具是車身各零件定位和裝配的載體。車身主要由薄板沖壓件組成。工裝夾具的保證能力是有效控制車身尺寸穩(wěn)定性的關(guān)鍵。在車身制造過程中，工裝夾具的材料性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及夾具與零件的匹配情況等，都將影響到工裝夾具長(zhǎng)期使用的尺寸精度保證能力。在車身生產(chǎn)過程中，基于零件尺寸相對(duì)于設(shè)計(jì)尺寸的偏差，會(huì)導(dǎo)致工裝夾具與零件間產(chǎn)生不同程度的應(yīng)力集中，長(zhǎng)期作用將導(dǎo)致夾具變形和失效，保證能力降低。我們應(yīng)對(duì)工裝夾具進(jìn)行持續(xù)狀態(tài)監(jiān)控、潛在失效源排除，及時(shí)對(duì)故障工裝夾具進(jìn)行維護(hù)，消除其失效造成的尺寸偏差。2.零件偏差多數(shù)情況下，由于零件之間匹配不良，雖然在夾具較大的壓緊力作用下強(qiáng)行匹配并點(diǎn)焊在一起。零件變形是引起尺寸偏差的又一因素，主要問題出現(xiàn)在零件的包裝和運(yùn)輸過程。應(yīng)結(jié)合零件的特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)包裝形式和運(yùn)輸方式，消除此類零件偏差。3.操作過程在非自動(dòng)化制造中，操作過程標(biāo)準(zhǔn)化是控制過程偏差的有效手段，合理設(shè)計(jì)/優(yōu)化操作順序、實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化操作后，人工操作的不一致、不穩(wěn)定和不確定性降至最低。4.測(cè)量過程測(cè)量過程對(duì)尺寸精度的影響是獨(dú)立于其他幾種基本因素綜合作用的加工過程的。對(duì)于車身尺寸相關(guān)檢測(cè)，在測(cè)量系統(tǒng)使用前和使用過程中必要時(shí)，需要進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）和改進(jìn)(如需要)，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。手動(dòng)建坐標(biāo)系的要點(diǎn)：

1.要認(rèn)真研究技術(shù)文件及加工工藝，按照其設(shè)計(jì)及加工基準(zhǔn)合理建立工件坐標(biāo)系，這樣我們測(cè)量的數(shù)據(jù)才能真實(shí)地反映加工的質(zhì)量。

2.建立工件坐標(biāo)系的元素要穩(wěn)定可靠，確保每批次工件上不會(huì)有所改變，以免無(wú)法建立統(tǒng)一的工件坐標(biāo)系導(dǎo)致相對(duì)工件坐標(biāo)系的尺寸發(fā)生改變，自動(dòng)測(cè)量無(wú)法完成。

3.對(duì)于測(cè)量元素要人工更改其標(biāo)號(hào)，以便不同的人或不同時(shí)間調(diào)用時(shí)能夠很清楚的知道要采的元素在哪里。手動(dòng)式尺寸檢驗(yàn)技術(shù)關(guān)節(jié)臂式測(cè)量機(jī)具有非常好的靈活性，適合攜帶到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)環(huán)境條件要求比較低。產(chǎn)品部件分類代碼產(chǎn)品部件分類代碼白車身區(qū)域(BD—Body)BD下車體區(qū)域(UB—UnderBody)UB前地板、前隔板區(qū)域(FL—FrontFloor&Dashetc.)FL側(cè)圍總成區(qū)域(BS—Bodyside)BS總拼區(qū)域(FR—Framing)FR頂蓋區(qū)域(RF—Roof)RF前門區(qū)域(FD—FrontDoor)FD中門區(qū)域(SD—SlidingDoor)SD尾門區(qū)域(LG—LiftGate)LG前蓋區(qū)域(HD—Hood)HD前車體區(qū)域(MC—MotionCabin)MC座椅框區(qū)域(ST—Seat)ST后地板區(qū)域(RL—RearFloor)RL前車架區(qū)域(FF—FrontFrame)FF后車架區(qū)域(RR—RearFrame)RR車架中心區(qū)域（UnderBodyFrame）UF工裝尺寸檢驗(yàn)：手動(dòng)式尺寸檢驗(yàn)技術(shù)檢具尺寸檢驗(yàn)：1、檢具在檢具制造廠家的全尺寸測(cè)量不少于三次：裝配調(diào)整的測(cè)量、打銷釘后的自檢（自檢報(bào)告在驗(yàn)收前發(fā)給CMM負(fù)責(zé)人)、預(yù)驗(yàn)收的全尺寸測(cè)量。檢具發(fā)運(yùn)至公司內(nèi)后，CMM做全尺寸檢定驗(yàn)收。2、檢具不論大小，至少包含四個(gè)建標(biāo)基準(zhǔn)，分布在檢具四角；長(zhǎng)度大于1.8米時(shí)，在長(zhǎng)度方向中間位置增加第三組基準(zhǔn)。檢具部件名稱制造精度要求定位孔位置±0.05基準(zhǔn)面±0.10零件外輪廓測(cè)量面（齊平面）或線±0.10零件開關(guān)功能測(cè)量面（5mm間隙面）±0.10所有的造型面（非測(cè)量面）±0.20檢驗(yàn)銷孔位置±0.10目測(cè)孔位置±0.50目測(cè)孔尺寸±0.50形狀規(guī)或卡規(guī)±0.15其他技術(shù)要求中未標(biāo)注的的檢測(cè)元素，其公差為1/10產(chǎn)品公差檢具各要素制造精度要求:（單位:mm）手動(dòng)式尺寸檢驗(yàn)技術(shù)光掃描式檢測(cè)：光掃描式尺寸檢驗(yàn)技術(shù)光立體視覺技術(shù)，能夠提供有關(guān)全表面、通用制造特征、各種類型的邊緣和截面線等其它相關(guān)尺寸的全面質(zhì)量檢驗(yàn)。自動(dòng)式尺寸檢驗(yàn)技術(shù)一、雙懸臂接觸式檢測(cè)結(jié)合PC-DMIS軟件編程技術(shù)，控制雙懸臂機(jī)器自動(dòng)觸測(cè)車身制定特征。特點(diǎn)：（1）主要誤差為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度誤差。（2）局限性：檢測(cè)支基占用大量場(chǎng)地，機(jī)器投入成本高（設(shè)備、環(huán)境）、觸發(fā)式測(cè)量造成工作效率較低。技改方向：通過可移動(dòng)式定位、夾緊裝置使零件快速裝夾、定位，實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)自動(dòng)測(cè)量的方法。柔性檢測(cè)分析系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)分為通用件和專用件，軟件系統(tǒng)分為引導(dǎo)建系程序、測(cè)量程序和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。柔性檢測(cè)分析系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）配合三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)自動(dòng)完成定位、建系、測(cè)量及報(bào)告輸出。（2）主要誤差為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度誤差。（3）局限性：定位測(cè)量輔具設(shè)計(jì)復(fù)雜、程序編制技術(shù)要求高，觸發(fā)式測(cè)量相比非接觸式效率低。測(cè)點(diǎn)特征：S：表示型面上的點(diǎn)C：表示孔或軸特征A：表示棱邊點(diǎn)E：表示切邊點(diǎn)測(cè)點(diǎn)分類：M：表示測(cè)點(diǎn)是與間隙段差有關(guān)的點(diǎn)F：表示測(cè)點(diǎn)是與使用功能有關(guān)的點(diǎn)A：表示測(cè)點(diǎn)為M、F之外的其他點(diǎn)車身SPC報(bào)告：車身尺寸檢驗(yàn)車身坐標(biāo)系：車身尺寸檢驗(yàn)1、坐標(biāo)系重要性：檢測(cè)要素是建立在坐標(biāo)系的基礎(chǔ)之上的，坐標(biāo)系的建立準(zhǔn)確直接影響最終測(cè)量結(jié)果2、分類粗基準(zhǔn)（手動(dòng)）坐標(biāo)系：明確測(cè)量要素的大致位置信息精建（自動(dòng)）坐標(biāo)系：尺寸測(cè)量與評(píng)價(jià)的唯一依據(jù)機(jī)器坐標(biāo)系：測(cè)量機(jī)固有的坐標(biāo)系零件坐標(biāo)系：設(shè)計(jì)坐標(biāo)系3、建標(biāo)方法3-2-1：點(diǎn)、線、面迭代法：必須要有數(shù)模或理論值和矢量信息車身尺寸檢驗(yàn)白車身生產(chǎn)線大批量、高節(jié)拍、多車型混流生產(chǎn)的特點(diǎn)，機(jī)器人在線測(cè)量系統(tǒng)具有非接觸、高效率、高柔性、自動(dòng)化程度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)以及100%在線實(shí)時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，成為在線尺寸測(cè)量與質(zhì)量監(jiān)控必不可少的設(shè)備。自動(dòng)式尺寸檢驗(yàn)技術(shù)二、在線檢測(cè)

接觸式測(cè)量無(wú)法滿足白車身生產(chǎn)線的大批量、高節(jié)拍的特點(diǎn)和100%在線檢測(cè)的要求。國(guó)內(nèi)自主體系車身制造領(lǐng)域，由于技術(shù)能力和資金投入等條件的限制，普遍存在著小樣本檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)對(duì)大批量生產(chǎn)質(zhì)量控制的特點(diǎn)。在線檢測(cè)就是通過直接安裝在生產(chǎn)線上的設(shè)備，利用軟測(cè)量技術(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)、實(shí)時(shí)反饋，以便更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，減少不必要的浪費(fèi)。

特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、批量測(cè)量，利于對(duì)生產(chǎn)過程的質(zhì)量監(jiān)控，便于尺寸變化及時(shí)發(fā)現(xiàn)、分析和改進(jìn)。目前，車身領(lǐng)域檢測(cè)技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出高效率、低成本、非接觸和重在線的發(fā)展趨勢(shì)。

雙懸臂掃描測(cè)量機(jī)器人在線檢測(cè)系統(tǒng)

全自動(dòng)化，高效，滿足節(jié)拍要求100%在線檢測(cè)支持混流生產(chǎn)、柔性高

溫度補(bǔ)償、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)測(cè)量的最終目的是發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，并形成各種有針對(duì)性的分析報(bào)告，揭示出特征點(diǎn)的穩(wěn)定性、功能影響、偏差、趨勢(shì)和相互關(guān)系等方面的信息，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)提煉得越深入，有針對(duì)性的改善效果就越好，測(cè)量本身的意義也就越大。1．自主編寫數(shù)據(jù)處理、匯總的報(bào)表，通過不同報(bào)表直觀、快速傳遞不同數(shù)據(jù)信息。2．按照車身工藝中的過程穩(wěn)定性控制、裝配功能控制及裝配過程控制中的偏差診斷，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分類。定位基準(zhǔn)檢測(cè)點(diǎn)反應(yīng)某一級(jí)加工定位狀態(tài)，是首先應(yīng)該保證的一類檢測(cè)點(diǎn)，需要有最高的測(cè)量可靠性。關(guān)鍵產(chǎn)品特征檢測(cè)點(diǎn)反映了白車身零件、分總成、總成及整車的產(chǎn)品關(guān)鍵特征的變化，其偏差將極大地影響產(chǎn)品對(duì)安全或制造標(biāo)準(zhǔn)的符合程度，還會(huì)影響顧客對(duì)產(chǎn)品的滿意程度。關(guān)鍵控制特征檢測(cè)點(diǎn)用于本級(jí)車身裝配過程中制造偏差進(jìn)行識(shí)別和診斷，是對(duì)關(guān)鍵產(chǎn)品特征檢測(cè)點(diǎn)的必要保證。

通過分類和優(yōu)化，提高測(cè)點(diǎn)對(duì)偏差的敏感性，提高測(cè)點(diǎn)的可靠性，并對(duì)不同類別采取不同監(jiān)控和預(yù)警措施。3．通過對(duì)Cp、Cpk的測(cè)定來確定產(chǎn)品工序是否穩(wěn)定，產(chǎn)品工序精度是否足夠；通過Cp、Cpk的測(cè)定來確定該工序是否有能力生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的產(chǎn)品，并通過尺寸合格率的計(jì)算來評(píng)價(jià)車身制造尺寸的精確度水平。5．使用持續(xù)改進(jìn)指數(shù)CII反映尺寸質(zhì)量的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)，通過持續(xù)改進(jìn)，使尺寸精度逐步由離散到穩(wěn)定，最終達(dá)到精準(zhǔn)。尺寸檢驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用一、CII1、CII：ContinuousImprovementIndicator持續(xù)改進(jìn)指數(shù)

（CII即管理對(duì)象中第95%個(gè)尺寸所對(duì)應(yīng)的6σ，它反映一個(gè)單元中全部類別的整體穩(wěn)定性）2、如下圖：橫軸為所有監(jiān)測(cè)尺寸6σ從小到大的排列，縱軸為6σ,第95%個(gè)尺寸所對(duì)應(yīng)的6σ值即為選定時(shí)段內(nèi)的車身CII指數(shù)。CII指數(shù)越小表明車身狀態(tài)穩(wěn)定性越好3、對(duì)CII指數(shù)進(jìn)行分析及改進(jìn)，即對(duì)管理對(duì)象中6sigma值最大的5%對(duì)象進(jìn)行優(yōu)化，其作用：a.彌補(bǔ)單一的數(shù)據(jù)偏差分析（合格率分析）的缺陷;b.改進(jìn)波動(dòng)最大的5%體現(xiàn)了問題解決的效益最大化思想，體現(xiàn)了持續(xù)改進(jìn)思想尺寸檢驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用正態(tài)分布：6σ

：標(biāo)準(zhǔn)差σ反映一個(gè)數(shù)據(jù)集的離散程度CII改進(jìn)思想：（持續(xù)改進(jìn)）整改最不穩(wěn)定的5%——出現(xiàn)新的最不穩(wěn)定的5%——CII指數(shù)下降——整改最不穩(wěn)定的5%——CII指數(shù)下降…….尺寸檢驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用二、過程能力指數(shù)（CP/CPK）1、過程能力指數(shù)（Processcapabilityindex）表示過程（人機(jī)料法環(huán)）能力滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（例如規(guī)格、公差）的程度。2、過程能力指數(shù)的值越大，表明產(chǎn)品的離散程度相對(duì)于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的公差范圍越小，因而過程能力就越高。從經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量?jī)煞矫娴囊髞砜矗^程能力指數(shù)值并非越大越好，而應(yīng)在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)取值。Cp=T/（6*σ)Cpk=（1-k）*Cp，其中k=ε/（T/2）等級(jí)Cpk值處理原則A++Cpk≥2.0特優(yōu)，可考慮成本的降低A+