圖1 車身檢測(cè)平臺(tái)
三坐標(biāo)測(cè)量的車身精度控制是通過三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)獲取車身控制點(diǎn)、控制面的數(shù)據(jù)，并與車身理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，查找問題原因，解決問題，使車身達(dá)到預(yù)期精度的一種控制方式。隨著汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)汽車制造綜合誤差的要求日益嚴(yán)格，而目前國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)、設(shè)計(jì)技術(shù)、工藝技術(shù)、設(shè)備精度、加工制造業(yè)及操作人員等普遍還處于較低水平，車身制造精度要達(dá)到世界先進(jìn)水平相當(dāng)困難。很多汽車廠在處理車身設(shè)計(jì)公差與實(shí)際能達(dá)到的制造精度問題上都會(huì)遇到很多麻煩，設(shè)計(jì)部門、工藝部門、模具部門、沖壓部門、制造部門和檢驗(yàn)部門各持其理，互相推諉，互不退讓，項(xiàng)目無(wú)法進(jìn)行下去。所以必須尋找一些有效的方法和技巧來(lái)處理這些矛盾。下面淺談基于三坐標(biāo)測(cè)量的車身精度控制的一些方法、技巧和注意事項(xiàng)，對(duì)解決車身精度控制過程中的矛盾沖突有所裨益。
三坐標(biāo)測(cè)量的車身精度控制是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，一般分為測(cè)量前準(zhǔn)備、測(cè)量范圍的確定、公差制定、測(cè)量、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖表編制、偏差源分析、結(jié)論判斷及問題整改等幾個(gè)環(huán)節(jié)。
圖2 翼子板弧面點(diǎn)測(cè)量結(jié)果
測(cè)量前準(zhǔn)備
測(cè)量前需準(zhǔn)備車身測(cè)量平臺(tái)、無(wú)振動(dòng)的環(huán)境、三坐標(biāo)的放置位置、圈畫全部測(cè)點(diǎn)和測(cè)量跟蹤技術(shù)員等。測(cè)量準(zhǔn)備工作做好了，可省時(shí)、省力、快速地查出問題原因。很多技術(shù)人員不太注重測(cè)量前的準(zhǔn)備。不做準(zhǔn)備工作，往往是要測(cè)量了，不知把車身放在什么地方測(cè)，不知測(cè)哪些位置，基準(zhǔn)坐標(biāo)沒法建立，很多重要點(diǎn)測(cè)量不了，有疑問沒有技術(shù)人員指導(dǎo)等，這些都會(huì)影響我們的測(cè)量進(jìn)度和數(shù)據(jù)質(zhì)量。
確定測(cè)量范圍的方法和注意事項(xiàng)
調(diào)試中的車身全面測(cè)量時(shí)，需要把車身、底盤、電器和內(nèi)外飾各系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)人員召集在一起根據(jù)功用確定主要測(cè)量的孔、面，并用記號(hào)筆標(biāo)明，以免遺漏，一般全車有100～150個(gè)點(diǎn)。針對(duì)解決具體某個(gè)問題需要測(cè)量時(shí)，也要重點(diǎn)測(cè)量，避免不必要的勞動(dòng)。用盡量少的次數(shù)測(cè)量完畢全車，減少三坐標(biāo)基座移動(dòng)次數(shù)，減小相對(duì)基準(zhǔn)蛙跳造成的誤差。
車身測(cè)量必須有一個(gè)檢測(cè)平臺(tái)（見圖1）。檢測(cè)平臺(tái)要平整、牢固和無(wú)振動(dòng)，平整度為±0.1mm/1 000mm，定位點(diǎn)必須是車身RPS點(diǎn)，平臺(tái)上要刻有建立整車坐標(biāo)系的基準(zhǔn)，檢測(cè)平臺(tái)應(yīng)便于移動(dòng)式三坐標(biāo)移動(dòng)、基準(zhǔn)蛙跳及各方位測(cè)量，包括車身的底部、內(nèi)部。放置面一般是Z平面。
需要注意的是，自動(dòng)核對(duì)差值的三坐標(biāo)，對(duì)于孔可以測(cè)出孔中心的三維坐標(biāo)，對(duì)于平面只能著重于某一方向上坐標(biāo)值的測(cè)量。而對(duì)于弧面各方向上的測(cè)量結(jié)果都難以確信，不能作為判定合格與否的依據(jù)。如圖2所示，翼子板弧面上的點(diǎn)測(cè)量結(jié)果誤差大部分都在0.2mm左右，而翼子板的安裝孔測(cè)量出來(lái)的結(jié)果有的相差很大（見圖3），兩者不一致。如果我們只看弧面的測(cè)量結(jié)果，可以判定車身的焊接精度是相當(dāng)高的，但我們沖壓件的精度、制造工藝水平達(dá)不到如此高度。導(dǎo)致此現(xiàn)象的根本原因是三坐標(biāo)處理軟件可以預(yù)先設(shè)置測(cè)量圓孔中心、方孔中心及面上的點(diǎn)等對(duì)比對(duì)象。測(cè)量孔時(shí)，測(cè)出來(lái)的實(shí)際中心點(diǎn)三坐標(biāo)系統(tǒng)自動(dòng)尋找與之最近的理論孔中心對(duì)比，基本上能做到一對(duì)一。而弧面上測(cè)出來(lái)的實(shí)際點(diǎn)三坐標(biāo)系統(tǒng)自動(dòng)尋找一個(gè)與之最近的理論點(diǎn)對(duì)比，只不過所對(duì)應(yīng)的理論點(diǎn)不一定是所需的，不能做到一對(duì)一。如圖4所示，紅色的圖形為實(shí)測(cè)零件，藍(lán)色的為理論零件，實(shí)際零件上移了10mm，實(shí)測(cè)點(diǎn)是B點(diǎn)，理論上其應(yīng)與理論零件上A點(diǎn)對(duì)比，差值為10mm，而三坐標(biāo)系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)比最近距離的C點(diǎn)，距離為2.3649mm，兩種對(duì)比方法得出的結(jié)果差異很大。所以用三坐標(biāo)打點(diǎn)的方式核對(duì)車身弧面的精度不可取。如真要核對(duì)弧面的精度，可以用整體掃描的方式。
圖3 安裝孔測(cè)量結(jié)果
數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖表編制方法
數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖表最好采用EXCEL表格，便于數(shù)據(jù)之間的各種函數(shù)變換、圖表生成，結(jié)果使人一目了然。表格應(yīng)包括車身號(hào)、測(cè)點(diǎn)序號(hào)、理論數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、與理論數(shù)據(jù)偏差值、車身與車身之間實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)值以及相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的示意圖等相關(guān)信息。一般車身試制需要進(jìn)行很多輪才能得到一個(gè)精度合格的車身，我們把所有車身的測(cè)量數(shù)據(jù)全部統(tǒng)計(jì)在一起，以便調(diào)試過程中對(duì)比分析。車身調(diào)試過程中測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)表可參照?qǐng)D5編制。
公差定制的方法和技巧
制定出合理的公差，在調(diào)試過程中運(yùn)用些技巧，是我們制造合格車身的前提。公差制定松了，影響整車品質(zhì)；公差制定嚴(yán)了，工藝、生產(chǎn)滿足不了，項(xiàng)目無(wú)法推進(jìn)，成本提高。在目前的工藝水平下，車身精度很難達(dá)到設(shè)計(jì)的公差要求，其實(shí)我們只要靜下心來(lái)仔細(xì)分析，把控制點(diǎn)分成三類：關(guān)鍵項(xiàng)、重要項(xiàng)和一般項(xiàng)，每個(gè)點(diǎn)又按X、Y、Z三個(gè)方向重要度不同分別控制，不用每個(gè)點(diǎn)、每個(gè)方向都按同樣的公差去要求，而把精力全部投入到保證重要點(diǎn)和重要方向的精度控制上，非重要點(diǎn)和非重要方向的尺寸即使偏差較大，只要對(duì)后序裝配不產(chǎn)生影響，暫可不用管它。
圖4 弧面上點(diǎn)實(shí)際測(cè)量值與理論點(diǎn)對(duì)比結(jié)果
關(guān)鍵項(xiàng)，如前后懸架、座椅、前后大燈、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置、鉸鏈、雨刮和玻璃升降器等安裝點(diǎn)控制在±1.0mm以內(nèi)；重要項(xiàng)，如內(nèi)外飾安裝點(diǎn)控制在±1.5mm以內(nèi)；一般安裝點(diǎn)控制在±2.5mm，甚至更大即可。
測(cè)量的方法和注意事項(xiàng)
車身在檢測(cè)平臺(tái)上放穩(wěn)，周圍環(huán)境無(wú)振動(dòng)，三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x放置在可測(cè)量范圍大的地方，用盡量少的次數(shù)測(cè)量完畢，減少三坐標(biāo)基座移動(dòng)次數(shù)，減小相對(duì)基準(zhǔn)蛙跳造成的誤差。在檢測(cè)臺(tái)上建立整車坐標(biāo)系，測(cè)量時(shí)需車身焊接技術(shù)人員跟蹤檢查、指導(dǎo)。
如果測(cè)量人員不懂技術(shù)，有的孔在測(cè)量時(shí)無(wú)法找到規(guī)則的投影面，或者投影面是變形的，如不確定好投影面，測(cè)量出來(lái)的結(jié)果會(huì)偏差很大。有時(shí)由于測(cè)量人員的測(cè)量手法原因，同一個(gè)孔兩次測(cè)量的結(jié)果最大會(huì)相差0.5mm左右。還有的在同一平直的面上打點(diǎn)，多數(shù)點(diǎn)偏差較小，極個(gè)別點(diǎn)卻偏離很遠(yuǎn)，這是系統(tǒng)或測(cè)量過程造成的錯(cuò)誤，不是車身本身的制造偏差。如技術(shù)人員在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)可以直接判斷解決，如果沒有技術(shù)人員跟蹤，只等著測(cè)量結(jié)果。測(cè)量完畢后，三坐標(biāo)及車身也撤離了檢測(cè)臺(tái)，錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)誤判成了制造偏差，然后派大量的技術(shù)人員分析、查找原因，花很長(zhǎng)時(shí)間，問題得不到快速有效解決。
圖5 檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表
測(cè)量時(shí)要保持車身穩(wěn)定，一般情況盡量不要碰車身，必要時(shí)可以進(jìn)入車身內(nèi)操作，但動(dòng)作一定要輕、慢。
偏差源分析
調(diào)試過程中車身的數(shù)據(jù)，肯定有很多超差，一般情況是根據(jù)不合格的數(shù)據(jù)查找產(chǎn)生偏差的原因。沖壓件不合格、夾具定位不合理、焊接工藝不合理、焊接操作不當(dāng)和物流過程等都會(huì)使車身產(chǎn)生偏差。特殊的是，車身一旦焊完，就不可拆卸，問題的原因很隱蔽，查找起來(lái)非常困難，需要逐個(gè)工序、逐個(gè)件檢查。一定要找到問題的根源，才能徹底解決問題。還有，如果由于放置車身的基準(zhǔn)點(diǎn)本身存在偏差，使車身傾斜，遠(yuǎn)離基準(zhǔn)的點(diǎn)偏差會(huì)放大，如圖1所示，車身傾0.5，車身上部的點(diǎn)就會(huì)偏移10mm左右。如果發(fā)現(xiàn)車身上部點(diǎn)偏差較大，不妨核查車身上部其他點(diǎn)及其對(duì)稱點(diǎn)，如都是往一個(gè)方向偏移，偏移量也差不多，說(shuō)明可能是檢測(cè)臺(tái)定位基準(zhǔn)存在問題。
結(jié)論的判斷及問題整改的方法
數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表中，在公差范圍內(nèi)的點(diǎn)，對(duì)后序裝配肯定沒有問題，判為合格。超差點(diǎn)應(yīng)成立攻關(guān)小組，用P-D-C-A循環(huán)方法不斷改進(jìn)，直到問題解決為止。有的超差點(diǎn)，原因非常難查明，我們不妨倒過來(lái)開展工作，選幾輛偏差小及偏差大的車身進(jìn)行總裝配，然后評(píng)審、對(duì)比效果，如果裝配效果評(píng)審合格，此問題可以暫不解決或不解決，不一定死抓原始制定的公差不放，調(diào)整一下公差，把公差標(biāo)準(zhǔn)放寬到目前工藝能達(dá)到的數(shù)值范圍。這樣項(xiàng)目可以正常進(jìn)行下去，也減少了不必要的質(zhì)量成本。
結(jié)語(yǔ)
而我國(guó)汽車工業(yè)整體水平較低，要制造出高精度車身相當(dāng)困難。我們要正視困難，借助于三坐標(biāo)精確的測(cè)量，制定合理公差，運(yùn)用有效的方法，尋找技巧，靈活處理，制造出總裝配相對(duì)合格的車身，完成試制，達(dá)到投入正常生產(chǎn)的目的。
（轉(zhuǎn)載）
