虚拟Cubing技术在汽车研发中的应用

2021-05-28

汽车工艺师 2021年5期

奇瑞商用车（安徽）有限公司安徽芜湖 241000

随着时代的发展和进步，人们的消费水平越来越高，对汽车的车身设计也越来越看重。为了实现产品在市场上有强劲的竞争力，很多车企都在产品研发初期就制定了Cubing开发方案，利用Cubing的开发缩短产品开发周期、降低成本，提升制造过程效率等。

汽车综合匹配介绍

1.综合匹配

综合匹配简称MB（Match Build），包含内外饰综合匹配和车身综合匹配，通过三坐标、白光扫描、检具、Cubing（主模型）及Meister bocke（综合匹配样架）等测量工具及设备，对零部件的尺寸、外观等进行评价，分析缺陷产生的原因，指导模具改进、工装调试、工艺参数优化及产品设计技术规范的更改。内外饰综合匹配主要应用Cubing开展，Cubing就是按照1:1比例加工的铝合金整车模型，可以进行内外饰零件的安装，也可以实现标准模板与实物零件之间的互换装配，直观的对汽车内外饰零件设计及制造尺寸进行评价。

车身综合匹配，主要是利用综合匹配样架Meisterbock开展的，Meisterbock是根据RPS定位系统开发的一套定位和夹紧机构，它由一组测量支架构成，可以通过不同支架的组合，实现对所有白车身冲压件进行定位，并通过铆接的形式，从单件到总成，再到车身骨架总成，最后完成整个白车身的制作，主要用于白车身零部件的匹配，直观地对白车身零部件设计及制造尺寸进行评价。

通过综合匹配，将设计、模具、夹具及外协件关联起来，冲压件质量通过自身检具检查进行提升是一个循环；夹具精度利用三坐标标定，进行精度提升是一个小循环；外协件质量通过检具检查进行质量提升是一个小循环。而三个小循环间通过Meisterbock和Cubing匹配将其结合在一起，其中Meisterbock完成了模具和夹具部分的关联并形成白车身。Cubing完成了白车身和外协件间的关联，形成了整车。实现自制件（模夹检）和外协件的同步工程，减少调试等待，形成一个有机的整体，提高了解决系统问题的能力。

综合匹配一般分为三个阶段。第一个阶段的任务，通过检具或三坐标对零件进行综合评价，主要解决零部件自身尺寸以及子零部件之间的匹配问题。第二个阶段的任务，通过Cubing（主模型）或Meisterbock（综合匹配样架）、标准车身对零部件进行综合评价，主要解决零部件自身存在的缺陷及零部件之间的匹配问题。第三阶段的任务，通过在生产线上生产的车身进行实车匹配评价，主要解决零部件的整车匹配问题。严格控制三个阶段，有序提高零部件质量，保证整车外观精致。

2.Cubing简介

Cubing即车身主检具，零件在Cubing上的匹配结果是校正原设计缺陷和不足，进行设计数据模型更改的依据。使用Cubing，可以大大缩短产品开发周期，保证产品质量，向零部件的零公差靠近。目前国内主机厂开发的Cubing形式大致分为3类，即整车Cubing、前/后端Cubing以及外饰Cubing（前/后端Cubing开发的基础上，增加了四门、四门附件、后视镜、加油口盖以及侧风窗的匹配）。

Cubing开发流程简介

根据项目需要制定开发范围，提报Cubing开发预算，并形成Cubing开发清单，包含需要开发的Cubing模块，安装点、数量以及形式。编制Cubing开发技术任务书，技术任务书需体现Cubing的项目名称、开发范围、技术参数要求、质量要求、开发关键节点时间、对厂家的要求以及保密协议等。根据技术任务书，采购部门联系有意向的Cubing厂家与开发部门做技术交流，通过技术交流淘汰不适合的厂家，保留3～5个厂家进一步合作。根据技术任务书编制正式技术协议，通过开标、竞标、定标的形式确定合作厂家。与中标厂家签订商务合同和技术协议，按计划将甲方产品数模、RPS、DTS、GD&T等文件发给Cubing厂家开始设计，整车Cubing设计周期约1～2个月，图样设计完成以后，Cubing厂家组织图样会签，通常会组织2～3次图样会签，厂家根据甲方提出的设计图样问题，进行整改并组织再次评审，直至双方达成共识。甲方会根据整体车型开发项目进度向厂家提供加工指令，厂家根据指令开始加工，通常整车Cubing加工周期为5～6个月，前/后端Cubing加工周期4～5个月。Cubing加工完成以后，厂家通知甲方做Cubing预验收工作（预验收通常都会带零件验收，也有不带件验收的，制作模块验收）。Cubing预验收工作，主要通过带件或不带件的形式对新开发的Cubing做装配性，操作性以及功能性验证，Cubing精度测量数据、硬度测量数据以及操作指南等技术文件的验收。预验收的问题厂家更改完成以后会打包发送至甲方指定的区域，并做现场调试验证，厂家需对Cubing落地后水平度调整，并对所有模块精度进行三坐标测量，并使其精度满足技术协议要求，通常一套Cubing精度调试需要7个工作日。

Cubing的开发与应用

1.整车Cubing的开发范围

整车Cubing需满足所有内外饰匹配件、前/后组合大灯、前后车门总成、左/右翼子板总成、发动机盖总成、行李箱门、行李架以及四个侧门附件等零件的匹配单件尺寸问题以及零件相互间的匹配问题排查、零部件一致性排查，并可以指导零件的整改方向和整改量。

2.Cubing各区域设计结构形式

（1）前保模块通常采用三种形式：带有导轨的整体式、带有导轨的分体式和不带导轨的分体装配式。前两者都需要加长BASE板，从而开发成本以及占地空间要求都增大了，但是使用时的整体装配方便很多。而分体装配式，占地空间小，但是装配使用时需要寻找并安装不同的模拟块，工作效率低。如果供应商加工精度高的话，这三种形式的使用精度几乎相同。前保安装支架通常采用带有拉锁式的结构，这样使用时，拆解零件较为方便，并可以很好地保护零件不会因为拆装导致损坏。

（2）翼子板模块采用两种结构：分段式和整体式。这两种结构的选择需要根据翼子板的造型、结构以及强度决定。通常翼子板需要做到真假件互换的功能，翼子板模块与前保匹配面需要设计成可拆解式的，方便在匹配验证前保与翼子板匹配关系时，可以清楚地看到翼子板与前保匹配的内部结构是否到位、有无干涉点、有无卡接失效等。翼子板Cubing模拟块设计时需开发一套定位螺栓，用于翼子板实物件与Cubing匹配时定位使用，自定位螺栓的数量与形式要根据产品的RPS确定。

（3）机盖模块机盖的开发各个车型采用的形式不同，比较常见的有分段式和整体翻转式。比较常见的是分段式，通常根据产品结构、强度和大小确定分段数量，机盖分5段和3段的居多，每段质量＜5kg。机盖模块通常会开发两种定位系统，即内板定位系统和铰链定位系统。内板定位系统用于检测机盖总成包边的线轮廓度和面轮廓度。机盖铰链定位系统主要采用开发铰链模拟块，铰链模拟块与车身和机盖端都是自定位，用于检测机盖总成尺寸以及与周围件的匹配状态排查。

（4）前大灯模块前大灯通常会开发一套模拟块和一套OCF，模拟块用于验证大灯周围零件的匹配质量，OCF用于装在实车上验证大灯理论状态下，与周围零件匹配的问题排查。主模型上需要满足前大灯真假件的互换装配验证。

（5）前风挡玻璃模块前风挡玻璃通常不做模拟块，只在主模型上均匀布置仿胶厚的凸点，用于验证前风挡玻璃与车身的匹配问题。

（6）四门模块通常采用两种形式：固定式和活动式。固定式延长BASE板尺寸，利用导轨连接。活动式采用液压小车形式，在液压小车上做一截导轨和限位装置，在主模型BASE板上设计对应的另一截导轨和限位装置，同时液压小车和主模型BASE板之间采用定位销和卡钳定位、连接固定。四门模块需满足四门附件、玻璃升降系统、内饰板门锁以及把手等关联零件的装配验证。

（7）加油口盖加油口盖在Cubing开中只开发安装点以及侧围钣金界面，在整车Cubing中通常将加油口盖安装点直接设计在主模型上，前/后端Cubing开发中，加油口盖通常是单独设计成一个开口检具，单独存放或固定在主模型某个空余的地方。

（8）后背门模块设计形式常用的有固定式和活动式两种。两种形式在合拼时都需要与主模型之间有定位和锁紧结构。

（9）尾灯模块与前大灯模块开发形式相同，也需要开发一套模块和一套OCF用于实车匹配。

（10）后保模块与前保模块开发机构相同，常用的结构为分体式，后保通常分5块。后保支架采用拉锁结构，后保与侧围匹配部位，侧围需设计成宽约30mm活动块，用于检测后保与支架匹配内部状态。

（11）内饰模块常见的主机厂会将内饰的安装点全部按产品数据设计出，主仪表台大部分公司不开模块，只设计仪表管梁（CCB），所有立柱只开发有匹配关系的局部端头模块。