（车辆工程专业论文）轿车车身质量的综合影响度等级评价方法及应用.pdf

上海交通大学硕士学位论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 轿车车身质量的综合影响度等级评价方法及应用 _ 一 摘要 随着轿车车身制造质量日趋受到汽车工业界的重视，轿车车身制造质量评价 方法的研究也越来越得到学术界的重视。车身制造质量评价方法作为车身制造质 量控制过程的重要组成部分，在车身制造过程中占有举足轻重的地位。本课题研 究了针对车身制造过程中出现的制造质量问题对车身制造质量影响，初步建立了 一套关于制造质量问题对车身制造质量的综合影响度等级评价的方法。并应用于 实践。 厂 f 大量文献显示，目前对车身制造质量的评价主要有四种评价方法上，即可 持续改善指数( c ) 分析方法评价、p a s sr a t e 评价、焊接强度评价和a u d i t 打分评价。前两种针对尺寸偏差方面的研究，后两种分别从焊接强度和车身表面 覆盖件的角度进行研究的。虽然这四种评价方法具有很强的操作实用性，但在实 际应用中仍然存在许务不足，如它们不便描述车身制造过程中出现的问题对车身 制造质量的综合评判。陆课题研究主要围绕如何建立综合影响度等级以及影响度 等级的应用来展开的： 1 ) 基于模糊理论的方法建立了综合影响度等级。f 白车身制造过程复杂，制 造规模大，制造效率高，在生产过程中不可避免会出现很多问题。为了 描述车身制造过程中出现的问题对车身制造质量的影响大小，本文提出 了影响度等级的概念，初步定为五级。由于影响度是一个模糊的概念， 因此本文采用了模糊理论的方法对影响度进行分级。综合影响度的关键 在于如何用模糊理论建立综合影响度模型。本文详细介绍了隶属函数 的确定，专家打分的方法确定权重系数，以及如何选择算子。最后用综 合影响度模型来评价左轮罩和左前纵梁的匹配面缝隙的综合影响度等 级。 r 2 ) 采用综合影响度等级确定了总成影响度排序。拄综合影响度等级实际应 用过程中，把问题分类，给出了总成影响度排序。这样在给总成影响度 排序的过程中，同时确定了各个总成对车身制造质量的影响大小。本文， 结合解决问题的经济性和可行性，确定下一步优先解决的总成和问题。y 上海交通大学硬士学位论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 本文在实践的基础上，结合模糊方法对某轿车制造过程中出现的制造质量问 题，提出了一套较为实用的综合影响度评价等级和总成影响度排序。 从而，综合评价了车身制造过程中的基本问题。 、-一一 关键词：质量评轿，综合影响度等级，模糊，总成影响度排序 上海交通大学硕士学位论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 r e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o n t ot h el e v e lo f i n t e g r a t e di m p a c t d e g r e e o f q u a l i t y o fb i w a b s t r a c t w i t ht h e m a n u f a c t u r i n gq u a l i t y o ft h ec a rb e d yb e c o m i n gm o r ea n dm o r e i m p o r a n ti na u t o m o b i l ei n d u s t r y ，r e s e a r c ho n t h em e t h o do f c a r b o d ym a n u f a c t u r i n g q u a l i t ye v a l u a t i o na r er e g a r d e da sm u c hi na c a d e m i a t h ee v a l u a t i o nm e t h o do fc a r m a n u f a c t u r i n gq u a l i t yi st h ei m p o r t a n tp a r to f i t sq u a l i t yc o n t r o lp r o c e s s ，a n di st h e m o s t i m p o r t a n ti nt h ep r o c e s so f e a rb o d ym a n u f a c t u r e i nt h i sp a p e r , m a n y p r o b l e m s a f f e c t e do nt h em a n u f a c t u r i n gq u a l i t yi nt h ep r o c e s so fc a rm a n u f a c t u r ea r es t u d i e d a n dam e t h o d o f i n t e g r a t e de f f e c t e dd e g r e ee v a l u a t i o no f c a rm a n u f a c t u r i n gq u a l i t yi s f o u n d e d al o to fl i t e r a t u r es h o w st h a tt h e r ea r ef o u re v a l u a t i o nm e t h o d sf o rc a rb o d y m a n u f a c t u r i n gq u a l i t y , n a m e l y , c i ia n a l y s i s m e t h o d e v a l u a t i o n ，p a s s r a t e e v a l u a t i o n , w e l d i n gs t r e n g t he v a l u a t i o na n d a u d i ts c o r i n ge v a l u a t i o n t h ef o r m e rt w o o f t h e ma r em a i n l ys t u d y i n go nt h ed i m e n s i o n t o l e r a n c e s ，a n dt h el a t et w oo f t h e ma r e m a i n l ys t u d y i n go n t h ew e l d i n g s t r e n g t ha n dc a rb o d y e x t e r i o rc o v e r e dp a r t a l t h o u g h t h ef o u re v a l u a t i o nm e t h o d sh a v em u c ho p e r a t i o na n dp r a c t i c a b i l i t y , t h e r ea r ea l s o m u c hd e f e c t si nr e a la p p l i c a t i o n f o re x a m p l e ，t h e ya r en o te a s yt od e s c r i b et h e i n t e g r a t e d e v a l u a t i o no nt h e p r o b l e m sh a p p e n e d i nt h e p r o c e s s o fc a r b o d y m a n u f a c t u r i n g t h er e s e a r c h o ft h i s p a p e ra r em a i n l ye n c l o s e d o nh o wt ob u i l d i n t e g r a t e de f f e c t e dd e g r e e l e v e l sa n d t h e 印p l i e a t i o no f t h e m 1 ) t o b u i l du pt h ei n t e g r a t e de f f e c t e dd e g r e el e v e l sb a s e do nf u z z yt h e o r y t h e p r o c e s so fc a l - m a n u f a c t u r i n gi sv e r yc o m p l e x ，l a r g es c a l ea n dh i g h e f f i c i e n c y , s ot h e r ea r em a n yp r o b l e m st h a tc a n n o tb ea v o i d e di nt h e 上海交通大学硕士学位论文 轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 p r o c e s s i no r d e r t od e s c r i b et h em a g n i t u d eo ft h ep r o b l e m se f f e e t e do n t h ec a l b e d ym a n u f a c t u r i n gq u a l i t y , e f f e c t e dd e g r e el e v e l sr r ep r e s e n t e d i nt h i sp a p e r , a n di ti sp i n e df i v el e v e lb e c a u s et h ee f f e c t e dd e g r e ei sa f u z z yc o n c e p t i o l l a n dt h e nf u z z yt h e o r y m e t h o di su s e dt oc l a s s i f yt h e m t h em o s t i m p o r t a n to f e f f e c t e dd e g r e e i sh o wt ob u i l du pt h em o u l do f i t w i t hf u z z yt h e o r y i nt h i s p a p e r , d e c i s i o no ft h es u b j e c t i o nf u n c t i o n ， m e t h o do f e x p e r ts c o r i n g ，t h ed e c i s i o no fw e i g h t i n gc o e f f i c i e n ta n dt h e s d e c t i o no f t h ea r i t h m e t i co p e r a t o r sa r ed e t a i l e di n t r o d u c e d 2 ) i nt h e e n d ，t h ei n t e g r a t e d e f f e c t e d d e g r e e l e v e l so ft h e m a t c h i n g c l e a r a n c eb e t w e e nt h el e f tw h e e lc o v e ra n dt h ef r o n tl e f tc a r l i n ga r e e v a l u a t e dw i t ht h i sm o u l d t od e c i d et h es e q u e n c eo fa s s e m b l ye f f e e t e d d e g r e e w i t h i n t e g r a t e d a f f e c t e d d e g r e e l e v e l si nt h e p r o c e s s o f a p p l i c a t i o n o fi n t e g r a t e de f f e c t e dd e g r e el e v e l s ，t h ep r o b l e m s a r e c l a s s i f i e d ，a n dt h es e q u e n c eo fa s s e m b l ye f f e c t e dd e g r e eh a sb e e ng i v e n i nt h i sp a p e r s u c h ，i nt h ep r o c e s so fs e q u e n c eo fa s s e m b l ye f f e c t e d d e g r e e ，t h em a g n i t u d eo fe f f e c to fc 盯m a n u f a c t u r i n gq u a l i t yo ne v e r y a s s e m b l y t l i i sp a p e ri n t e g r a t e st h ee c o n o m ya n df e a s i b i l i t yo fs o l v i n g p r o b l e m , a n dt h e n e x tp r e f e r - s o l v e da s s e m b l ya n dt h ep r o b l e m sa r e d e c i d e d o nt h eb a s i so f r e a l i t y , as e q u e n c eo fa s s e m b l ye f f e c t e dd e g r e ee v a l u a t i o na n d a p p l i e di n t e g r a t e de f f e c t e dd e g r e el e v e l sa r ep r e s e n t s f o rt h e p r o b l e m s r e s u kf r o mt h e p r o c e s so f s o m et y p e c a rm a n u f a c t u r i n gw i t hf u z z ym e t h o di nt h i sp a p e r s o a l lo f t h e p r o b l e m sh a p p e n e d i nt h e p r o c e s so f c a rm a n u f a c t u r i n g a r ei n t e g r a t e de v a l u a t e d k e y w o r d s ：q u a l i t ye v a l u a t i o n ，i n t e g r a t e d e f f e c t e dd e g r e el e v e l s ， f h 荭s e , q u e b c 沱：o fa s s e m b l y e f f e c t e dd e g r e e 上海交通大学硕士学位论文轿车车身质量的综台影响度评价方法及应用 第一章绪论 1 1 课题的研究背景和意义 1 1 1 轿车车身制造质量 产品质量是反映实体满足明确和隐含需要的能力的特征总和。归纳起来，产 品质量包括产品的性能、寿命、可靠性、安全性和经济性。 从八十年代以来，国际汽车市场的竞争空前激烈，世界各主要汽车生产集团 都面临严峻的考验，力求通过调整产品结构和组织结构、加快产品开发、提高制 造技术、降低制造成本、改进管理、推行新的营销战略，以处于不败之地。 以北美的汽车工业与日本的汽车工业相比较，北美汽车零件的不合格品率为 1 4 ，而日本汽车零件的不合格品率仅为0 0 0 1 ，二者相差达一千至四千倍。 日本汽车工业在装配过程中的在线零件装配数平均每辆汽车只有0 1 个，因此， 汽车零件的备件库存费用极少。反之，北美汽车工业仅此一项就需多花费1 0 亿 图1 1 轿车、车身、总成和冲压零件 ( a ) 轿车( b ) 车身( c ) 总成( d ) 冲压零件 f i g1 - 1c a r , c a r - t m d y , a s s e m b l ya n ds t a m p i n gp a r t ( a ) c a r ( b ) c a r - b o d y ( c ) a s s c m b t y ( d ) s t a m p i n g p a r t 美元1 。所以日本汽车制造业以质量高、价格低的产品，迅速占领国际市场 上海交通大学硕士学位论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 使美国制造的汽车相形见绌，以至美国汽车工业失去了近3 0 的国内汽车市场， 仅1 9 9 2 年就达到了3 6 6 亿美元的赤字。由于汽车制造业在美国是最大的产业部 门，汽车工业占全美国生产总值的9 ，所以这不仅是对美国汽车制造业的巨大 冲击，同时也在相当程度上影响了美国的整个国民经济的发展。 由此可见，产品的竞争，归根结底，就是产品质量的竞争。轿车生产企业追 求产品在市场上的份额，市场依据轿车制造质量和其他因素决定企业在市场上的 占有率。因此，市场的吸引力和竞争压力成为轿车制造企业强化质量意识，建立 质量管理和控制系统以提高和稳定轿车制造质量的外部要求。 在典型的现代轿车生产企业中，轿车生产过程按工艺顺序分为四个子过程： 冲压过程、焊装过程、喷涂过程和总装过程。与之相对应，轿车生产企业的主要 生产部门包括冲压车间、车身车间、喷漆车间和总装车间。除企业内部生产制造 的零件外，轿车上的内饰件、外饰件和其他一些零部件( 如发动机、风窗玻璃、 车轮轮胎等) 是直接从外协厂购买的。因此，现代轿车生产形成了以轿车生产企 业为核心、集成了国内外数十个外协件生产厂家的庞大的生产体系。在这个生产 体系中，成百上千的零件，在轿车生产企业内，经历冲压、焊接、喷涂、装配等 多种工艺，通过上百个工位的制造与装配，组合成这个体系最终产品轿车( 如 图卜l a 所示) 。 庞大的生产体系，繁杂的零件部件，多样的生产工艺和众多的生产工位，使 得系统、全面、合理、实用的轿车生产制造质量管理和控制体系成为轿车生产体 系的内在需要。 轿车车身( 如图卜l b 所示) 作为轿车的骨架，是轿车的动力系统、行驶系统、 电气系统、内外装饰等轿车子系统的载体，是轿车动力性、舒适性、平顺性等轿 车性能的载体，是轿车外观形象、外观质量的载体。所以，轿车车身的制造质量 对轿车的制造质量具有决定性的影响；轿车车身的制造质量控制是轿车制造质量 控制体系中最为关键的一环。 在轿车车身生产过程中，来自冲压过程的各类冲压零件( 如图1 一l d 所示) 首先在车身车间的分拼线上，通过手工点焊、自动点焊被焊装为分总成、总成( 如 图1 - 1 c 所示) ；然后在总拼自动点焊生产线上对各个总成和某些冲压零件按一定 的工艺顺序进行焊装；最后，经过补焊、打磨等修补工序得到轿车车身。轿车车 身的生产过程，如图1 - 2 所示。轿车车身就是车身车间的“最终产品”，轿车车 身的制造质量就是车身车间质量控制的最终目标。 轿车车身制造质量的优劣，将影响后续的喷涂过程和总装过程，最终决定轿 车接车的制造质量。轿车车身制造质量差，或制造质量不稳定，会产生大量的返 工、修补，严重的质量事故还会使产品报废。在企业内部，这将降低生产效率、 增加生产成本；在企业外部，则影响轿车质量信誉，削弱企业的产品竞争力。 2 卜海交通大学硕士学位论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 例如，国内某轿车生产企 业在接到用户反映的轿车质 量问题“使用高压水枪洗 车时，后箱漏水”之后，进行 阅题排查，确定是由于在车身 生产过程中，左后轮罩与减震 器支架之间焊缝缝隙过大造 成的。在没有明确产生这个质 量问题的原因之前，企业只好 采取临时措施：在喷涂过程 中，使用大量p v c 涂料填充焊 缝。由此，不仅影响了企业的 生产节拍，降低生产效率，增 加喷涂工人的劳动强度，而 且，更严重的是使企业耗费了 十几万元的p v c 涂料，增加了 企业的生产成本。 所以，提高和控制轿车的 制造质量，首先应着重提高和 控制轿车车身的制造质量。 1 1 2 轿车车身制造质量控制 质量控制是为达到质量要 求所采取的作业技术和活动， 其内容包括确定控制对象、规 定控制标准、制定控制方法、 选用检验技术、进行检验操 ( b ) 左后纵梁右后纵梁 ， 前底板后底板总成左、右前轮罩 + + i水箱总成下部结构组件i左、右后轮罩 0 l车顶下部结构组件l i左、右侧围 +0 前、后车盖l，司i 前、后车门 轿车车身 图1 2 轿车车身的生产过程 ( a ) 逻辑过程( b ) 生产实例 f i g1 - 2m a n u f a c t u r i n gp r o c e s so f c a r - b o d y ( a ) l o g i e a lp r o c e s s ( b ) m a n u f a c t u r i n gp r o c e s sc a s e 作、做出检验结论、对失控进行排除故障处理使之恢复受控。 世界各大轿车制造企业和研究机构，为提高轿车产品质量、降低企业生产成 本，在轿车车身制造质量控制方面始终在进行着卓有成效的探索和研究。 八十年代初，美国罗得岛大学( u n i v e r s i t yo f r h o d ei s l a n d ) 的两位教授提出 了一项技术革新：面向制造和组装的设计( d f m a ，d e s i g n f o rm a n u f a c t u r i n ga n d 上海交通大学硕士学位论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 a s s e m b l i n g ) 。其目的在于指导设计师在不影响产品功能的前提下，简化产品结 构，通过合并以减少零部件的数量，并节省组装工时。对于象现代轿车车身这样 一种结构复杂、零部件数量多的产品而言，组装费工，且精度难以保证。所以， 从产品设计阶段开始就充分考虑制造和组装，可以大大降低成本”1 。从1 9 8 4 年 开始，美国福特汽车公司和通用汽车公司先后实施了“面向制造和组装的设计”， 作为其提高产品质量和降低生产成本战略的一部分。 综观世界汽车制造业，在车体制造质量上，9 0 年代初，美国轿车车身制造综 合偏差在2 m m 以上，西欧的车体为1 5 m m 左右，日本的车体平均为l m m “3 。 日本和德国依靠实验设计方法提高产品对工艺的稳健性，通过统计过程控制 ( s p c ) 并借助于企业长期实践经验和知识积累以及员工高度负责，实现车身装 配过程稳定性控制和质量的连续改进。虽然统计过程控制技术源于美国，但由于 美国汽车制造业不注意车身制造经验和知识的积累，企业员工的责任心较差，单 单依靠传统的s p c 不能很好地解决车身制造质量控制问题，致使8 0 年代末美国 车身制造的总体质量远落后于日本和欧洲。由于美国轿车车身制造综合偏差显著 高于日本车体，为此丢掉了近3 0 左右的国内市场。 9 9 1 年，美国密西根大学 ( u n i v e r s i t yo fm i c h i g a n ) 吴贤明教授提出了命名为“2 m m 工程”的计划构想， 并于1 9 9 2 年正式启动。该构想为提高汽车车身制造质量建立了一整套行之有效 的科学方法，包括：以科学的检测数据为依据来推动车身整体偏差量的减少；使 先进的统计方法与工程科学相结合；建立车身装配过程的信息管理系统等。通过 “2 m m 工程”的实旌，使美国汽车制造业在很短的时间就赶上了世界先进的汽 车制造水平，逐步夺回了原有市场份额。西欧目前在提高车体制造质量方面也进 行着尝试与努力，如德国大众公司提出并实施了基准点系统( r p s ，r e f e r e n c e p o i n ts y s t e m ) ，用以解决车身设计、制造和检测中的基准点的统一问题。同时在 基准点系统的基础上，建立了功能尺寸系统，摒弃了先前在轿车零部件和车身设 计图纸上采用的相对于坐标系网格线标注尺寸的方法，直接以功能尺寸体现轿车 零部件和车身上的重要的尺寸关系，缩短了工艺和装配尺寸链，避免了公差积累， 提高了零部件和车身的制造与装配精度，有效地控制和稳定了轿车车身制造质 量。 1 1 3 课题的研究意义 汽车制造技术水平反映了一个国家的工业技术水平和制造能力，许多发达国 家如日本、美国、德国等都将汽车工业作为其国民经济的重要支柱产业。随着中 国加入世界贸易组织及世界经济一体化进程的加速，国际汽车市场竞争的日益激 烈，各主要汽车公司纷纷研究开发各种新型技术，努力提高其产品的质量，不断 推出新的车型以在原有的市场中占有更大的市场份额，同时更大力度开拓新的海 4 h 海交通大学硕士学位论文轿车车身质量的综合彰响度评价方法及应用 外市场。于是，各国际汽车集团不约而同地将目光投向了中国这个最大的、潜在 的汽车市场，一场比质量、比速度、比价格、比服务的汽车战即将在中国市场上 由中外各汽车制造厂商联合上演。国内轿车工业面临巨大的冲击，其中车身制造 质量的矛盾更加突出。如何在制造质量上超过同一档次的其他生产厂商将是能否 赢得这场汽车战的关键所在。 为提高车身制造质量，国外一些发达国家，比如美国采用大投入、大成本的 方法“2 m m 工程”，通过在线检测技术、故障诊断技术和焊装工艺的稳健设计 等1 1 项内容，建立了车身制造过程“数据驱动质量”的机制。但是美国的“2 m m ” 工程过分依赖昂贵的在线检测设备获取装配过程的尺寸测量信息，而忽视了车身 产品知识和工装知识的应用，车身装配线投资巨大，不适合于目前的多品种、中 小批量生产模式。工业界和学术界也普遍认为在线检测的性能价格比是其存在的 重要因素。由于受经济承受能力和单个车型产量的限制，国内企业不可能配置昂 贵的在线检测设备，只能采用离线检测方式，因此不能照搬美国“2 m m 工程” 技术。中国也不能照搬日本和欧洲的车身质量控制模式，因为不可能在短时间内 积累丰富的经验，企业的员工素质也与日本和欧洲存在较大差距。因此，探索适 合中国特色的车身制造质量控制方法意义重大。 由于白车身生产过程非常复杂，通常涉及到3 0 0 5 0 0 个冲压件、1 5 0 2 5 0 个夹具、7 0 1 2 0 个装配站、4 0 0 0 6 0 0 0 个焊点，由于在大批量生产过程中存在 有材料的变化、模具的磨损、工装夹具的磨损、工艺的变化、操作工的改变等影 响因素，车身制造过程中都不可避免的出现影响质量的问题，这里包括车身制造 尺寸与原始设计产生偏差、焊接强度不够及a u d i t 扣分等。我们知道轿车车身制 造质量的稳定与提高很大程度上依赖于这些问题的根源发现并予以解决，而发现 过程就是轿车车身检测与评价的环节。 大量文献显示，目前四种轿车车身制造质量评价方法，既可持续改善指数 ( c i i ) 分析方法评价、p a s sr a t e 评价、焊接强度和a u d i t 打分评价，而在车 身制造质量综合评价方面还缺少深入细致的研究。本课题的研究意义主要有以下 几点：1 ) 用模糊理论的方法建立了综合影响度等级，同时给出了总成影响度排 序2 ) 综合模糊影响度等级可以方便进行不同制造质量问题的影响度等级比较， 是一种有效的车身制造质量综合评价方法；3 ) 通过结合解决问题的经济性，为 下一阶段工作重点的确定提供依据，及时而有效的解决问题，进一步提高车身制 造质量。 1 2 课题来源 1 )s a n t a n a 2 0 0 0 车身制造质量控制项目( 上海大众汽车有限公司、上海 交通大学汽车工程研究所，1 9 9 8 - - 2 0 0 2 年) 2 ) 上海大众一厂桑塔纳轿车“轿车车身制造质量控制工程”。( 上海大众 汽车有限公司、上海交通大学汽车工程研究所，2 0 0 1 年) f ：海交通大学硕士学垃论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 1 3 本文的研究内容和结构安排 1 3 1 本文的研究内容 本文首先详细分析了四种车身制造质量评价方法，可持续改善指数( c i i ) 分析方法评价、p a s sr a t e 评价、焊接强度和a u d i t 打分评价。接下来就是用模 糊理论的方法就如何建立车身质量综合影响度等级；最后给普桑在生产过程中出 现的问题进行综合影响度等级评价，并给出了总成影响度排序。 具体的研究内容包括： ( 1 ) 在轿车车身制造过程中，描述车身制造质量问题对车身制造质量的综合影响 度评价，如何用模糊理论建立综合影响度等级模型，如何建立隶属函数，如 何确定四种评价方法的权重，如何选择算子。如何用这个模型来评价左轮罩 与左前纵梁型面匹配的缝隙对车身制造质量的综合影响度。 ( 2 ) 通过综合影响度等级，对普桑中出现的问题进行等级评价，并就如何对这些 问题分类，确定纵成影响度排序。并就如何结合解决问题的经济性和可行性， 确定下一步工作的重点。 1 3 2 研究方法 本文采用模糊理论，建立模型的方法，给出车身制造质量的综合影响度等级。 同时采用分类的方法，先介绍了四种评价方法，可持续改善指数( c i i ) 分析方 法评价、p a s sr a t e 评价、焊接强度和a u d i t 打分评价；另外通过案例验证，确 定了这一综合影响度等级的可行性。 1 3 3 本文结构安排 第一章首先阐述了本文的研究背景和现实意义；然后交代本论文中涉及的 课题来源；最后在本章的末尾，对本文即将开始的研究工作内容及其研究方法给 予了介绍。 第二章分析车身制造过程，详细分析了四种评价方法，可持续改善指数( c i i ) 分析方法评价、p a s sr a t e 评价、焊接强度和a u d i t 打分评价原理，并在最后总 结了这四种评价方法的不足之处。 第三章针对问题给出影响度等级的概念，并通过模糊理论的方法建立了综 合影响度等级，同时给出了隶属函数、赋权及算子选择。最后给出了左轮罩和左 前纵梁型面匹配间隙的综合影响度等级。 第四章结合实际例子，用综合影响度评价普桑制造过程中出现的问题，并 给出了总成影响度排序。 第五章在第五章中进一步总结了本文已开展的工作，并对综合影响度等级 到底应该定为几级提出了展望。 6 上海交通大学硕士学位论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 1 4 本章小结 本章首先说明了“轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用”的研究背景、 意义和课题来源。在本章最后给出了本文研究的内容及研究方案。 7 上海交通大学硕士学位论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 第二章车身制造质量评价方法的特点及问题 2 1引言 轿车车身结构和制造工艺都非常复杂，同时要求具有很高的装配精度。一般 而言，典型的轿车车身由4 0 0 多个零件，经过2 0 0 多道装配工序，2 5 0 0 个工装定位 点，由4 0 0 0 一6 0 0 0 个焊点焊装而成。轿车白车身制造过程有如下的特点： 1 ) 制造工艺复杂 如图2 一l 所示，白车身产品结构和制造工艺都非常复杂，工艺质量控制十 分困难。车身装焊过程具有严格的层次性特点，装配层次的设计划分在很大 程度上影响到车身的制造工艺性及整体质量。通常把车身划分为若干分总成， 分总成又划分为若干合件，合件由一些组件和零件组成，装焊顺序依次为零 件、组件、合件、分总成、白车身。 2 ) 制造精度要求高 由于白车身制造尺寸偏差直接影响到最终产品的整体外观，以及风噪声、 密封性、行驶平稳性、空气动力学特性等整车性能，这就要求车身装配具备 很高的的装配精度。例如，近年来日本、欧洲、美国的轿车生产企业已经先 后在制造精度方面取得进展，其制造水平可将车身关键测点的6o 值控制在 2 m m 之内。在大批量工业生产的背景下，高装配精度对车身制造尺寸控制技术 提出了很高的要求。 3 ) 检测困难 由于白车身主要由薄板冲压零件组成，存在大量自由曲面，难以选择测量基 准，零件的测量定位困难。同时，车身生产在大规模和高生产率条件下，不 可能实现1 0 0 离线检测。而要采用全部在线检测，必须已经在生产线留有充 分的工作空间，或具有专门的预留工位用于安装测量设备，同时还需要巨额 投入，这对于国内许多汽车生产企业而言不具备可行性。 轿车车身制造质量评价是对轿车车身检验对象制造质量的检验结果进行分析 和评判，进而在评判结果的基础上提出产生制造质量问题的原因和解决制造 质量问题的方法。 t 海交通大学硕士学位论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 图2 - 1车身装配过程示意图 f i g 2 1f l o wo f a u t o b o d ya s s e m b l yp r o c e s s 制造质量评价在轿车车身制造质量控制体系中具有重要作用。第一，制造质量评 价是评判轿车车身检测对象制造质量是否符合设计要求的手段。轿车车身冲压零 件、分总成、总成和车身是否能作为制造质量合格评价结果。第二，制造质量评 价是检查、发现轿车车身制造质量问题的手段。制造质量评价通过对检测对象检 测数据的处理，从检测数据中提取相关质量信息，勾画出检测对象的质量状态， 发现检测对象上存在的质量问题。第三，制造质量评价是解决轿车车身检测对象 制造质量问题的手段。通过对检测对象上检测点检测数据的纵向( 时间) 分析与 横向( 分析) ，对检测对象上存在的制造质量问题进行溯源研究，找到产生制造 质量问题的原因，并提出解决方案。 2 2 可持续改善指数( c l i ) 分析方法评价 2 2 1 可持续改善指数( f 耳) 基本原理 可持续改善指数( c i i ) 是轿车车身制造尺寸质量稳定性方面的评价。轿车车 身制造尺寸质量控制的目标有两个。一是轿车车身制造尺寸质量的稳定，二是轿 车车身制造尺寸质量的提高。其中，重点是制造尺寸质量的稳定。轿车车身制造 尺寸质量只有在稳定基础上，才具备提高的可能性。 轿车车身制造尺寸质量的稳定性，在轿车车身检测点和功能尺寸检测数据 上海交通大学顾士学位论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 上，体现为检测数据的离散程度。从数理统计的角度讲，检测点和功能尺寸检测 数据的离散程度的高低，可以用一段时间内检测点和功能尺寸检测数据的6 倍均 方差表示。检测点和功能尺寸的6 倍均方差大，则其离散程度高，表明该处制造 尺寸质量不稳定，应成为下一阶段制造尺寸质量控制工作的目标区域。 可持续改善指数( c i i ) 就是确定轿车车身制造尺寸质量稳定控制目标区域的 有效指标和工具。c i i ( c o n t i n u o u si m p r o v e m e n ti n d i c a t o r ) 的确定方法如下所述。 假设轿车车身上具有n 个制造尺寸指量特征量x l 、x 2 、x 3 x 。，在一段时间内 每一个特征量被检测m 次，得到m 组检测数据。分别求出每一个特征量检测数 据的6 倍均方差ol 、0l 、03 0 。对n 个6 倍均方差按非递减顺序排序， 得到6 倍均方差序列0l 、0 2 - 03 o1 。求出特征量个数与o9 5 乘积的舍 余整数n ，定义0 。为c i i 。如图2 - 2 ( a ) 所示，为c i i 曲线。图中，横坐标代表特 征量编号，纵坐标为各个特征量的6 倍均方差。由于6 倍均方差序列按非递减顺 序排序，曲线呈非递减曲线。图中特征量个数为1 0 0 个，则可求出n = 9 5 。因此， o9 5 既为c i i ，c i i 等于48 4 n m n 。 确定一段时间轿车车身制造尺寸质量特征量的c i i 后，便可以认为6 倍均方 差大于等于c i i 的特征量所在部位制造尺寸质量不稳定，并将这些特征量圈定为 下一阶段制造质量稳定工作的目标区域。待下一阶段制造质量稳定工作结束后， 再次计算轿车车身制造尺寸特征量的c i i ，圈定新的制造尺寸质量不稳定特征量， 进一步针对这些制造尺寸质量不稳定区域开展制造质量稳定工作。通过“确定不 稳定特征量”“解决不稳定特征量”“再确定不稳定特征量”“再 解决不稳定特征量”的不断循环的过程，使轿车车身各个特征量的6 倍均方差分 批依次降低，c i i 一步一步地得到改善，轿车车身制造尺寸质量的稳定性不断加 强。 可见c i i 指数主要体现车身制造的尺寸稳定性程度。从其取值方法上可以看 到该指数主要是表识车身测点最大波动值。例如目前世界先进制造水平的c i i 指 数可达2 m m ，表明该车身9 5 的测点的尺寸波动偏差值在9 9 7 3 的概率下小于 正负1 o m m 。相对于轿车大规模高生产率的流水线而言，显然其制造水平具有相 当高的精度。 c i i 指数还有一个重要作用，就是在车身试生产阶段、小批量生产阶段、大 规模生产阶段的过程中，持续地监控车身制造整体的稳定性程度，既表示车身制 造质量的持续提高。因此对c i i 指数的使用，应当注意其在长期生产中的变化情 况，以反映车身生产质量水平变动情况。 2 2 2c h 指数应用实例 1 0 上海交通大学硕士学位论文 轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 55 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 60 ( r a m ) ( a )c i i 指数示意图 l i j l j j l l 嘲删硼 删褫删洲m 洲m 功能尺寸 ( c )功能尺寸6 被均方差分布区间 6 倍均方 ：左 48 41 8 0f 9 3 4 8 91 8 1f 9 9 49 21 8 2f 7 5 50 31 8 3 f 4 4 50 6 1 8 4f 5 4 50 9 1 8 5f 1 3 9 5 2 51 8 6 f 9 7 5 3 01 8 7f 6 6 57 31 8 8f 1 3 7 58 61 8 9f 1 8 7 66 91 9 0f 4 0 t 海交通大学硕士学位论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 以s a n t a n a 2 0 0 0 型轿车车身为例，对2 0 0 0 年7 月2 8 日到2 0 0 0 年8 月8 日 之间检测点与功能尺寸检测数据c i i 统计进行分析。 通过统计计算，可得到s a n t a n a 2 0 0 0 型轿车车身功能尺寸在这段时间内的c i i 等于4 8 4 m m ，如图2 - 2 ( a ) 所示。6 倍于均方差大于等于c i i 的制造尺寸质量不稳 定功能尺寸列表，见图2 - 2 ( b ) 。图2 2 c 所示为功能尺寸6 倍均方差的分布区间。 通过计算s a n t a n a 2 0 0 0 型轿车功能尺寸c i i ，得到6 倍均方差大于等于c i i 的功能 尺寸，共计1 1 个。这些功能尺寸所在部位为轿车车身制造尺寸最为不稳定的区 域，对轿车车身总体制造质量的稳定性影响最大，因此，应把这1 1 个功 能尺寸圈定为下一阶段制造质量稳定工作的解决目标。 对不稳定功能尺寸按所在轿车车身具体部位进行分类，如表2 1 所示。从表 中可以发现，前围模块的不稳定功能尺寸数量最多，占不稳定功能尺寸总数的 6 4 。因此，下一阶段轿车车身制造稳定工作的重点应放在前为模块相关分总成、 冲压零件的制造质量与焊装质量的稳定性上。 表2 1 不稳定功能尺寸在轿车车身上的分布 t a b 2 一id is t r i b u ti o no fu n s t a b l eo ff u n e ti o nd i m e n si o i ii nb i w 总成模块具体部位功能尺寸 一 发动机舱盖 f 4 0 ，f 4 4 日u 仪表板f 6 6 围 模 前风窗 f 7 5 方向机 f 9 7 ，f 9 9 块 前轮罩 f 5 4 中地板与后门槛 f 9 3 底架模块 后风窗 f 1 3 7 ，f 1 3 9 后围模块 后减震器 f 1 8 7 在2 - 2 ( c ) 中，可以发现6 倍均方差小于4 m m 的功能尺寸占全部功能尺寸总数 的8 9 ，可以认为这段时期内s a n t a a a 2 0 0 0 型轿车车身功能尺寸制造质量基本稳 定。 2 3p a s s r a t e 评价 2 3 1p a s sr a t e 评价原理 合格率是反映产品制造质量的一个主要参数，通常是指对某一指标进彳亍检测时，一 1 2 上海交通大学硕士学位论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 批样本中实测数值在以设计名义值为中心的公差带内的百分比假定产品某一尺 寸的公差带定义为t ，某一测量的偏差序列为y = ( v l ，v 2 ，v n ) 根据设计要求，t 与 v 应能够满足 a ， - - a 0 或，由于评价对象不同 的质量因子往往隶属不同的等级，因此必须采取综合评判方法，首先需要建 立隶属函数及模糊关系矩阵。 对表中给出的指标形式，如果是，显然有口j ，a i ：a 。，这是隶属 函数规定为 肛。( x ) = 。( x ) = h 。 ) = 1 ，r q q 2 x a ( 3 1 ) r q h ，( 1 9 x ：，j 一1 ( 3 - 2 ) ，q j + l x ，j = 2 ，m 一1 ( ! i 盟) 5，r 口j 卅- i r 1 ，口。x a i 。_ ( 3 - 3 ) ( 与a，x k 对表中如为的形式，此时显然有q l a i 2 q ，则隶属函数规定为 肛l ( x ) = ，x s q q l x a 1 2 ( 3 4 ) 蓐 广 寻 孕 盟 ，等 上海交通大学硕士学位论文轿车车身质量的综合影响度评价方法及应用 h 。( x ) = ( ! 卫) 一 x l x q h ，n i l - isx n q ( 暑要) 5 ，g l i j r q 川= 2 m l q 川一 。 x q 。一1 ，q 。一l x a i 。 r 这里j 的规定与上同。 对于表中以范围( q ，一) 形式给出的指标，隶属函数规定如下 h l ( x ) = , u o ( x ) = h 。( x )