虚拟匹配技术在汽车白车身车门匹配中的应用

夏华杰 胡庆冬 张明玉

摘 要：随着生活水平的提高，消费者对汽车外观品质的要求也越来越高，而车门作为汽车外观品质的重要组成部分，如何保证车门与车门、车门与侧围等零部件的匹配质量成为各大汽车厂商面临的挑战。对于汽车车门等零部件的尺寸匹配，目前的传统方法是利用MB/CUBING等匹配工装对车门等零部件匹配尺寸进行确认，而在无匹配工装的情况下无法对零部件匹配状态进行较为准确的判断。文章以车门与白车身的虚拟装配模型为例，在实际装配前模拟实物数据进行虚拟装配，提前预判缺陷并提出零部件整改建议，在保证车门匹配质量的前提下，提高一次性装配成功率。

关键词：虚拟匹配技术;汽车白车身;车门匹配;应用

0 引言

外观匹配是尺寸工程的主要处理对象，目标是确保整车外观件间的尺寸配合状态符合尺寸技术要求（DTS），并作为零件整改的指导依据。实践中常出现匹配对手件均符合各自图纸公差要求，安装在零部件检具上合格，但相互匹配时间隙面差不合格的问题。为解决此问题，通常会开发综合检具，如Cubing（综合主模型）和MB（外综合匹配样架）。在这些模块化的框架结构上，可将零部件按图纸基准进行安装和调整，实现匹配状态的展示，指导模具修整。

1 虚拟匹配简介

对整车实物匹配的数字化仿真即为虚拟匹配的内涵，其关键特征为仿真搭建、匹配效果可视化、整改分析数字化。从广义上说，虚拟匹配包括从单件到总成所有四大工艺的仿真，这显然能更一步减少各级零件的制作和测量时间，更有利于争取充足的整改时间。所述的虚拟匹配相对狭义，专指获取某待测零件的测量数据后，通过仿真其在综合检具上的装配效果，预测其尺寸状态，为模具整改提供指导。

2 虚拟匹配方法需解决的问题

汽车覆盖件加工成型后，需要在装配测量车间进行装配试验，以验证是否满足装配要求，作为汽车覆盖件之一的汽车引擎盖需要经过3～5h才能验证该零件是否满足装配要求。首先，技术人员通过装配夹具或者连接件将汽车覆盖件装配在特定的支架上，如外综合匹配样架（AMB），通过三坐标测量机等测量设备对装配的汽车覆盖件基准点位置进行反复测量;然后，通过测量获得的数据与理想装配下理论数值模型的位置数据进行对比，技术人员获取测量位置的偏差值;接着，根据装配工艺对可调整件进行多次调整，使得汽车覆盖件能够达到装配要求，測量装配完毕的汽车覆盖件，获得汽车覆盖件周边位置与理论装配下的偏差数据;最后，记录不能达到装配要求的汽车覆盖件，以及达到装配要求的汽车覆盖件的周边形变量。

3 汽车白车身车门虚拟匹配流程

3.1 测量规划

测量规划需要结合测量的对象来决定测量设备及测量方法。此次研究的测量对象为白车身总成及前后车门总成，使用的虚拟仿真软件为RD&T软件，它是基于汽车产品设计、实际制造水平和装配过程，在三维环境下进行零件装配和公差代入，从而进行三维尺寸链计算的仿真软件。考虑到RD&T软件测量数据的处理能力以及白车身的在线测量需求，选择双悬臂测量机进行接触式测量来获取零部件精度数据。

3.2 虚拟装配

在RD&T软件中将前后车门总成按照装配定位策略虚拟装配到白车身上，建立尺寸技术规范（DTS）测量。1）后门装配到侧围：A基准由后门上下铰链安装面及侧围棱线下部区域调平点构成，B基准由门槛区域方形孔及侧围棱线下部区域调平点对应处的翻边面构成，C基准取后门洞门槛中部区域。2）前门装配到侧围：A基准由前门上下铰链安装面及后门棱线下部区域调平点构成，B基准由前门洞门槛区域2点构成，C基准取后门棱线下部区域调平点对应的翻边面。

4 虚拟匹配的应用

4.1 车门外观匹配仿真及整改方案确认

虚拟匹配除了能够真实模拟实物零件匹配情况，发现匹配问题，还可以对整改方案进行虚拟验证和选择。如左后门与侧围间隙及面差的公差要求为±0.5mm，汽车左后门与侧围间隙、面差仿真中值偏移。由左后门与侧围仿真中值偏移值可知面差均满足±0.5mm的公差要求，RD-SD-L-Gap-001，RD-SD-L-Gap-014，RD-SD-L-Gap-015的断面间隙中值偏移较大，分别为-0.873，0.623，0.804mm，超出±0.5mm的公差要求。

4.2 车门内间隙测量及整改方案确认

在车门总成基准下，对车门内间隙测量点进行测量并将测量结果以DMO形式导出，在白车身门洞局部基准下对车门密封止口进行测量并将测量结果以DMO形式导出，将车门侧及白车身侧的内间隙测点测量结果的DMO文件导入RD&T虚拟匹配数模，运行模型后可预测四门内间隙结果，运用贡献因子分析，可以对各中值偏移产生的原因进行精确分析，指导超差区域整改方案确认，对车门密封性能、关闭力、关门声品质等分析提供支持。

4.3 汽车后灯等类刚性件与白车身匹配仿真及整改方案确认

首先准备好尾灯零件、数模及GD&T信息，参考尾灯GD&T基准信息，采用零件基准建立坐标系对尾灯周圈间隙面差测量点进行三坐标测量，将测量结果以DMO形式输出。对白车身尾灯安装区域，参考尾灯装配基准信息，建立局部基准，测量白车身侧与后灯匹配区域间隙、面差测量点，将测量结果以DMO形式输出。

5 结束语

将CMM检测与计算机虚拟匹配软件相结合的方法，快速、准确、直观地呈现出白车身车门匹配间隙、面差情况，实现了实车装配前对车门与白车身匹配情况较为准确的预判。同时该方法还可扩展到汽车灯具与白车身等类刚性零部件的匹配仿真，并根据匹配缺陷指导零部件进行整改，利用虚拟匹配技术替代匹配工装为实现公司的长期目标提供支持。

参考文献：

[1]黄祥，于兴林，杨帆.虚拟匹配技术在汽车白车身车门匹配中的应用[J].汽车工程师，2020（04）：51-54.

作者简介：夏华杰（1976-），男，安徽芜湖人，本科，长期从事汽车焊接工艺技术提升研究及科室管理工作。