浅谈功能尺寸在车身尺寸控制中的应用优化

王浩

摘 要：消费者对汽车外观匹配的要求日益提高，传统的单点尺寸合格率评价车身精度的方法已不能满足需求，与总装装配功能相关的功能尺寸评价方法已在各大主机厂推广应用，但是传统的功能尺寸评价内容与顾客直观感受还是存在差异，本文针对目前功能尺寸应用中的一些问题进行探讨、优化，目的使车身质量状态评价更加快速、准确、直观。

关键词：功能尺寸;尺寸控制;局部坐标系

1 背景

随着汽车的日益普及，人们对汽车外观的要求也逐步提高，汽车外观缝隙的大小、均匀程度成为普通消费者评价主机厂做工即制造水平的最直观指标，因此受到了各大主机厂的重视。传统的单点尺寸合格率评价车身精度的方法仅关注具体每个测点的公差符合状态，与汽车外观及装配功能没有发生直接联系，在单点合格率很高的情况下，外观与装配仍有诸多问题，测量数据对生产制造指导作用弱。为了解决这些问题，使测量数据更加直观、有效，反应装配功能的功能尺寸应运而生。

2 功能尺寸的定义

功能尺寸，是一种与单点尺寸不同的概念，针对整车测量点，除了单独测量考察每个测点的合格性外，针对有装配相对关系的测点，将其相对位置作为考量合格与否的依据，这些相对位置的尺寸关系就定义为功能尺寸。基于整车厂对最终产品尺寸要求的定义，将影响整车的所有最终匹配区域的控制点的相对位置关系形成一种新的间接控制尺寸，通过监控这些间接尺寸，来更直接的反应对于实车的影响。相对于传统的整车尺寸检测控制方法，功能尺寸在车身尺寸偏差控制方面有着“直观、效率高、与整车质量表现关联性强”等特点。

但是目前在用的车身功能尺寸评价方法也存在一定的局限性，比如通常用2点落差来评估一条匹配边平整度的方法并不能完整反映一条边的完整状态，对问题解决没有直接指导作用。通常的在整车坐标系下来评估一些局部安装尺寸比如后碟窗安装尺寸，增加了不必要的制造要求。而且目前功能尺寸的定义晚于产品设计冻结，造成了一些由于设计问题而导致的无法提升的尺寸问题。针对这些问题，本文将做一些探讨，优化。

3 针对功能尺寸的一些优化

3.1 在有匹配要求边上实行单点群组评价来代替通常2点落差评价

3.1.1 传统功能尺寸评价有匹配要求边是在匹配的边上取上下两个点，如图1所示，点ACM（10Z01L）与点ACM（10Z07L），两点之间的Y向落差即这条边的平整度功能尺寸，X向落差即间隙功能尺寸。当总装反馈门与侧围出现楔形间隙或平整度问题时，我们无法从这个功能尺寸中立即判断出问题出在哪里。

3.1.2 采用单点群组的评价方法，在同一条边增加测点数量，这条边的功能尺寸优化为评价M（偏差最大值）和R（落差最大值）两个元素，更加直观的体现了整条边的平整度和间隙状态。如图1所示，在侧围C柱匹配边功能尺寸由7个群组点组成，在功能尺寸报告中显示这个功能尺寸的M（偏差最大值）为+0.58mm，R（落差最大值）为+1.02mm。超差的功能尺寸M值﹢0.58查找单点为C柱上部测点ACM（10Z03L），直观的反映了客户体验感受到的区域，楔形问题的原因初步找到。R（落差最大值）偏差量+1.02mm，查找单点，是在点ACM（10Z03L）和ACM（10Z07L）之间的产生的落差，除了点ACM（10Z03L）﹢0.58mm外，点ACM（10Z07L）贡献了负向0.44mm，找到了解决楔形间隙问题侧围外板需要提升的方向。因此单点群组的评价方向直接反应出需要优化的单点的位置和大小，明确指导产品质量提升。

3.2 部分区域采用局部坐标系代替整车坐标系评价

3.2.1 传统的白车身精度评估是在整车坐标系下进行的，如图2所示，在单点尺寸合格率评价方法下评价车门铰链安装面测点SCM（11Z22L）、SCM（11Z23L）、SCM（11Z24L）、SCM（11Z25L）的平整度，需要测得每个测点的空间绝对坐标值，加以固定公差来评价其符合性，不仅对制造水平要求高，而且只能判断测点是否合格而不能得出超差测点优化的明确方向。在传统功能尺寸评估方法下，首先测得对车门4个铰链安装面的空间绝对坐标值，然后计算高差进行门铰链安装面功能尺寸的评价，过滤掉了整车Y向的影响，变绝对位置要求为相对尺寸位置要求，降低了部分制造要求，但是依旧不能判断出平整度偏差是由侧围整体偏差导致还是侧围分总成区域焊接变形所导致。

3.2.2 采用局部坐标系评价替代整车坐标系评价，如图2所示，使用测点A1、A2、A3、A4及侧围定位孔建立侧围区域的局部坐标系，通过对比测点在整车坐标系和局部坐标系中的变化量，可以迅速找出功能尺寸的超差原因和优化方向。我们以某量产车型实际制造问题为例，由车门铰链安装面4个点构成的功能尺寸，在一月第二周出现了尺寸恶化的情况，在日常监控的5台车中，后2台车的M（最大偏差值）和R（最大落差值）均变大。

首先寻找单点变化：查看三坐标测量报告，SCM（11Z22L）在局部坐标系中前三台偏差0.0mm-0.5mm，后两台偏差1.2mm-1.4mm。其余几个测点没有明显变化。构成功能尺寸的4个单点SCM（11Z22L）、SCM（11Z23L）、SCM（11Z24L）、SCM（11Z25L）在整车坐标系和局部坐标系中的变化量如表1所示：

分析局部坐标系的偏转情况：

（a）点SCM（11Z22L）是在整车坐标系转换到局部坐标系后，变化量最大的点。由-1.6mm/-1.2mm變成+1.2mm/+1.4mm。

（b）其余点整车坐标转换到局部坐标后，变化量仅0.6mm-1.2mm。

（c）局部坐标系的转换对点SCM（11Z22L）影响最大。

其次检查5台车构成局部坐标系的单点偏差是否有变化。车门铰链安装面关注的是车身Y向尺寸，所以重点检查局部坐标系中A1、A2、A3的Y向尺寸。如表2所示：

比较5台车A1、A2、A3三个基准点的趋势，可知：

（a）偏差最大的点是A1，后两台车与前三台车最大差异量最大达到2.46mm。

（b）偏差最小的点是A2，波动在0.15mm范围内。

（c）由于后2台车基准A1向外偏差变化2.5mm左右，导致测点SCM（11Z22L）在使用A1、A2、A3作为Y向基准建立局部坐标系后，向内变化2.6mm-2.8mm。

采用此分析方法，迅速找到了车门铰链安装面功能尺寸的超差原因：A柱上部型面变化，引起的局部基准面A1变化，进而导致测点SCM（11Z22L）超差，因此这个功能尺寸的超差来源于侧围分总成焊接过程，通过调整侧围分拼工位焊接夹具定位面来优化局部坐标系A1基准即可解决问题。

3.3 设立产品功能尺寸模板，提前输入产品和工装工艺等区域。

对于同一平台车型，可以提前根据过往车型经验设立功能尺寸模板，作为重点要求项，提前输入到产品和工装、工艺区域指导设计工作。以尾灯罩为例，尾灯罩是保证尾部尾灯相关尺寸的关键零件，但是对于产品区域来说，在以往的ICD输入中，仅设计出尾灯安装所需的面和销即可，对于尺寸没有过多的考量。尾灯罩区域功能尺寸作为一个重点要求项输入到产品区域，引起了产品工程师的注意，为了保证尾灯罩尺寸容易控制，将所有安装面和定位销设计在同一个零件上成了必然选择。对于工装和工艺来说，为了保证尾灯罩匹配面到定位销尺寸的稳定，增加侧围外板的辅助定位面也必须在前期考虑，而不是到了实际造车阶段根据实车情况再评估是否需要。

4 结语

经过优化的功能尺寸应用，可以使功能尺寸与顾客的直观感受联系更紧密，通过合理的利用单点群组代替两点距离和局部坐标系代替整车坐标系的评价，可在分析問题时减少重复测量工作，使问题分析更加直观，对门盖匹配的指导意义明显。而且相对尺寸的控制要求低于原来单点绝对尺寸的控制要求，在保证整车匹配的情况下，使产品和工艺工装更具有针对性，降低了制造成本和难度。通过在产品设计初期就将规划好的功能尺寸控制项输入到产品和工装工艺区域中去，在产品结构设计时考虑尺寸实现的便利性，减少工装工艺变动所需的投资，无需像之前项目那样到样车阶段才开始考虑尺寸问题，导致巨大的变更费用。总之，功能尺寸评价方法的应用在提高外观匹配效果和节省成本方面都有一定的意义。