车身逆向流程.doc

车身逆向流程说明： 车身逆向流程分为两部分，分别是白车身逆向流程和车身内外饰逆向流程。流程是在h4项目基础上，结合原公司的一些标准编写而成，实例完全引用项目文件。基本上说明了汽车车身逆向的概念、方法、过程和注意事项，能为没参加过逆向工作的员工起到一定的借鉴作用。白车身逆向流程由聂旭东编写，车身内外饰逆向流程由李成编写。由于水平有限，错误不足在所难免，希望大家多提宝贵意见以便及时修改。一、白车身逆向流程1.概述汽车工业是全球制造业的支柱产业之一，随着市场需求的改变，汽车的更新换代速度日趋加快，其设计制造速度的快慢直接制约着汽车业的发展。现代化设计理念的形成将给汽车发展带来巨大的变革，由此而提出的逆向工程在汽车制造领域的应用将会大大改进汽车制造业的现状。逆向工程（reverse engineer），是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的cad模型的过程。逆向工程在汽车工业中的应用，着眼于实际问题就是在汽车设计中怎样进行实物测量和逆向建模，所使用的cad设计工具主要是catia和ug，利用现有的设计方法和手段，根据汽车自身特点，建立起与原模型相近的数字模型。2.白车身逆向工程拆解扫描阶段的开发流程2.1样车的选定：根据项目开发的概念报告，需要选择合适的样车。这一过程一般由主机厂（甲方）完成。2.2样车制造信息的采集整理：2.2.1白车身和开闭件的粘接剂：焊缝密封胶、粘接密封胶、包边粘接密封胶、外板加强板粘接胶这些粘接剂需要测出长度（mm）和重量（kg），并拍照填写相应表格。焊缝密封胶（喷涂）、焊接密封胶、补强胶片、膨胀型减震胶、防震隔热阻尼胶板这些粘接剂需要测出面积（mm2）和重量（kg），并拍照填写相应表格。2.2.2车身上的标准件和非标件：凸焊螺母：分为四方、六角和六角法兰面三种，规格一般为m5、m6、m8、m10等。凸焊螺栓：分为端面和承面两种，规格一般为m5、m6、m8等，长度系列参照国标或厂家定制。st凸焊螺柱簧片焊接螺母拉铆螺母：规格一般为m6、m8、m10。2.2.3白车身的焊接方式：点焊：有两层焊、三层焊、四层焊（不推荐使用）。这种焊接方式可实现机械化、自动化，生产效率很高。需要确定焊点规格、种类和数量填写相应表格。压力焊：一般用于小支架焊接。需要确定焊点规格、种类和数量填写相应表格。co2气体保护焊：手工电弧焊的一种。用于无法实现点焊或需要补强的部位。需要统计焊缝的大小、长度、段数，并填写相应表格。铜焊：钎焊的一种。用于无法实现点焊、co2气体保护焊并对外观又要求的外表面。需要统计焊缝的大小、长度、段数，并填写相应表格。激光焊：一种新普及的焊接方式。需要统计焊缝长度、段数，并填写相应表格。制造信息采集整理文件示例参考链接文件11-白车身制造统计报告-v02-20080410.doc2.3样车的定位与调整：车身扫描之前，必须对车身三个方向进行调平。设备：平台：双臂或单臂三坐标测量机，并有足够的量程能测到整个车身的所有点。一般来说，车身坐标按以下方式定义：以车身地板大梁下较为平直的一段为车身x方向的坐标线，车前进的方向为x负方向；过前轮中心线垂直于车身对称中心面所划的直线为y方向的坐标线，左侧为负；以通过前轮中心线并垂直于xy平面所划的直线为z方向的坐标线，向上为正方向。h4项目因为某些原因，其xy平面选在左地板下表面较平坦处；yz平面选在左侧为外板拉延的平面处；xz平面为车身对称平面。将车身固定在经过失效处理过的基础架上，并放置在三坐标平台上调平，以前围、顶盖、后围、侧围的特征对称点为参考，将车身调整在车身坐标系下。2.4样车的拆解及扫描：2.4.1设备：atos便携式三维扫描仪德国gom公司的atos便携式三维扫描仪，该扫描仪在测量时可随意绕着被测物体移动，在距被测物体约700mm处高速摄取实物表面数据。扫描系统可连续投影11种不同间距的光带与物体上，通过光带间距的变化，再经过数码影像处理器分析，在数秒内便可得到实物表面数据，实现三维扫描高速化，对于大型物体需分块扫描。该系统的测量范围可达8m8m，曲面拼接精度达到0.1mm/m。h4项目激光带宽为70mm，景深为50mm。它的量臂有七个轴组成，可以做万向转动。这种扫描系统不用编程，不受场地和实物位置限制，操作方便，又由于重量轻、体积小，可实现异地测量。atos扫描仪被广泛用于汽车、模具制造等领域。 xl数码相机在atos测量大的工件分块扫描时，为了减少扫描照片的拼接误差，利用一台xl数码相机，使若干不同位置扫描的曲面能按特征点自动拼接，形成一个完整的三维数字模型，是专为扫描大型物件而设的预先定位工具。2.4.2扫描的顺序及原则：由外及内，由总成到零件。首先从外表面开始，扫描所有表面。扫描前应确认各处具有相对运动的零件是否在正确位置上，车门、后视镜、前翻转盖板（重卡）、发动机罩、后备箱盖板等都要调整到正确位置上。外表面扫描完成后，拆解外表面的所有零件，补充扫描因外表零件无法扫描的区域。最后拆除风窗玻璃，以便对车身内饰的扫描。注意在完成各个细节扫描后，同时使用扫描仪的点测功能测量所有的孔径、孔位。这一点h4项目做的很不到位，以至于建模阶段我们不得不用卡尺逐一量取钣金上的孔径、孔位。2.4.3白车身总成的焊接流程分析：这是拆解前的最重要的工作。拆解顺序和焊接顺序正好相反。深入全面的分析焊接工序，以免拆错影响项目进度。这时需要一个较为完善的bom表，并编制白车身拆解流程图以指导后续工作。2.4.4白车身总成的拆解扫描：使用专用工具将六大总成的焊点冲掉，并分离各总成。为了防止白车身钣金件的变形，通常需要做定位架，拷贝白车身的表面，待钣金件拆解后，将钣金件夹持在定位架上，以取得与车身总成极为接近的状态。定位架一般有：前围、地板、顶盖、左右侧围和车门、后围、仪表板8个独立骨架。h4项目只拆解到总成状态。2.4.5开闭件总成的拆解扫描：方法与白车身总成相似。开闭件扫描还应包括运动的极限位置、旋转轴线位置，如玻璃升降器的上下止点位置，铰链的轴线位置等。这些数据对后期运动校核及产品设计都很有帮助。2.4.6形成点云文件。atos扫描生成的点云文件一般需要后期处理才能用catia读出。2.5拆解扫描过程中需要整理编制的文件2.5.1白车身bom表bom表一般包括序号、层级、代号、名称、材料、数量、重量。h4项目中亦包括位置号、特性、分级等内容。bom表是产品研发、制造过程中重要指导文件，应认真对待、细致填写。示例参考链接文件01-白车身bom表-510&500.xls。2.5.2白车身焊点报告主机厂不同具体要求也不一样。但有一点是一致的，就是通过白车身焊点报告详实准确的记录拆解扫描车辆焊点焊缝分布情况。本文所举的文件均以北汽福田汽车公司h4项目为例，这一点以后不在赘述。文件中以表示两层板时的焊点符号；表示三层板时的焊点符号；表示四层板时的焊点符号； 表示塞焊符号； 表示co2保护焊符号。在照片上用上述符号在焊点、焊缝处标识出来并以自然数表示。表格部分应填写焊点种类、焊点大小、焊点间距及焊点处对应零件等。示例参考链接文件1844白车身焊点报告927.xls。2.5.3密封面间隙测量报告在密封面处依型面和间隙变化选取若干点，用卡尺等量具测出该处间隙值，并填在对应表格里。对于复杂结构，照片无法准确指示状态时必须辅以断面图表示。示例参考链接文件06-密封面间隙报告-v02-20080408.xls。2.5.4白车身基准与定位描述报告白车身焊接件的基准一般采用“一面两孔”确定。一面限制了该面法向方向的平动和另外两个方向的转动。第一孔限制了两个方向的平动，第二孔限制了基面法向方向的转动。示例参考链接文件05-白车身基准与定位描述报告-v06-20080414.xls。2.5.5白车身焊接流程图根据焊接工序编制文件。一般需要零部件照片、零件代号、零件名称等。示例参考链接文件12-白车身焊接流程图（开闭件）-v02-20080331.xls。2.5.6白车身车门装配关系报告报告以图片方式详细记录了车门、铰链，车锁的装配形式，并辅以简短文字说明。示例参考链接文件07-白车身车门装配关系报告-v01-20080331.xls。2.5.7白车身重量报告报告以表格详细记录了各总成及整个白车身重量，单位kg小数点后保留两位。此报告为后续设计开发新车型提供了一手资料。示例参考链接文件08-白车身重量报告-v02-20080331.doc。2.5.8白车身开闭件包边尺寸测量报告报告以图片和表格方式详细记录了车门包边尺寸，可用于指导后续设计工作。示例参考链接文件10-白车身开闭件包边尺寸测量报告-v01-20080331.doc。2.5.9白车身( 开闭件部分）重要紧固件力矩测量报告测量样车装配件的开启力和紧固件力矩，是拆解扫描阶段重要工作之一。使用工具有测力仪、扭力扳手等。报告以图片和表格方式详细记录了重要紧固件力矩，可用于指导后续设计工作。示例参考链接文件09-白车身( 开闭件部分）重要紧固件力矩测量报告-v01-20080331.xls。2.5.10白车身和开闭件pms报告该报告形式与焊接流程图相似，增加了负责人姓名、设计周期和设计工时，一般由项目经理或主管编制属于管理类文档。示例参考链接文件pms白车身-v01-20080331.xls。3.白车身逆向工程数字建模阶段的开发流程 3.1点云的处理3.1.1文件格式转换一般情况下atos扫描人员会提供*.stl等catia可读格式文件。h4项目时由于工期紧张，只提供了*.xyz格式文件，必须先用imagewere软件转化成*.stl或*.asc等其他catia可读入的点云文件格式。3.1.2点云坐标位置转换一般情况下atos扫描人员会提供处于正确（商定）坐标位置的点云文件。h4项目由于工期紧张他们只给了一个转换坐标。所以全部点云文件必须先转换成车身坐标下才能进行后续工作。3.1.3点云的分块为了保持零部件原始状态，白车身一般先要进行内外表面整体扫描。这样形成的点云数据很大，使用起来很不方便，必须根据所需零件进行分块。下图是h4项目白车身内外表面点云。例如若设计左地板，应先将其点云从总成数据中分割开，这一过程即点云的分块。 3.1.4点云的过滤、筛选 按点云之间的距离进行过滤处理；输入距离值，点云中两相邻点之间的距离小于给定值的点云数据就会被计算机系统过滤掉，减少了点云数据的容量，这种点云处理方法一般应用于形状比较简单、平坦零件的测量点云的处理上。见左下图。 按弦高距离进行过滤处理；输入弦高距离值，点云中相邻三个点，中间点与两头点连线之间的距离小于给定距离值的点云数据，就被cad系统过滤掉，减少了点云数据的容量，这种点云处理方法应用于所有零件的测量点云的处理上。见右下图。 若点云存在多层现象，建模前应作处理。 3.1.5点云的拼接对齐复杂零件往往需要多次扫描，这些点云需要拼接对齐才能进行后续工作。用命令栏 即可实现；某些点云误差较大还要进行平动、转动或镜像处理。3.1.6点云的剖切处理对于复杂零件、变形较大的零件需要剖切若干平行的断面线来分析点云质量、变形情况和周边件搭接情况。3.2点云处理过程中需要整理编制的文件结构设计人员应该把点云质量问题及时全面的反馈给atos扫描人员，以便确定是否重新整理或扫描。点云质量检查表就是给他们提供的书面意见。点云质量问题一般包括点云缺失、重叠、大变形，坐标位置不准确等情况。示例参考链接文件08.3.1.h4.zhong.ka.nei1点云质量检查表.xls。3.3白车身外表面逆向建模3.3.1车身外表面class a曲面class a曲面一般由专门人员设计。其方法步骤和标准要求请查阅相关文件。3.3.2 a级曲面质量检查a级曲面提交后，结构设计人员应检查验收。a面的质量应从两个方面分析。一是外表面与点云的误差。此误差应在甲方要求范围内。二是曲面自身质量。class-a曲面的检查方法一般有环境映像分析、曲面斑马线分析检查、曲面断面线分析、几何连续性分析、曲面反射性分析等。用软件分析功能，对该曲面的截面、曲率、光线的反射等进行评价，将上述检查分析结果填写车身钣金表面数模检查表。示例参考链接文件15-a级曲面质量检查表-v01-20080407.xls。3.4白车身结构断面设计虽然是逆向建模，但为了保证零部件间的搭接关系，结构设计之初必须先进行断面设计。特别是总成间的配合关系及运动件的有效空间应仔细研究。下图即反映了车门上铰链位置处侧围与车门的关系。断面图中还要包括钣金料厚、焊接关系、焊点位置等。具体示例请参考链接文件h4-sect-115-00-2d.catdrawing。3.5白车身结构零件设计3.5.1零部件建模顺序class-a曲面设计完成后，应进行车身结构件的设计建模工作，零件建模顺序一般定义为：车身外覆盖件、内覆盖件、加强板、支架等。3.5.2零部件建模思路在进行具体零件逆向建模前，必须认真的分析研究要逆向建模零件的结构特点、形状特征，以及与周围零件的配合关系，分析零件的关键部位（定位孔、定位面、安装面、配合面、对结构刚度、强度影响较大的部位等）等信息内容，方能进行零件的逆向建模工作。在对零件进行认真分析后，先制定建模顺序、曲面分块方法、拟合曲面的类型，曲面的创建方法后，采用catia软件进行零件的逆向建模工作。在建模顺序和质量控制等方面应重点考虑零件关键部位的建模精度与质量。车身结构件建模应充分分析研究产品结构特点、功能要求、生产制造工艺性要求。3.5.3零件建模方法和要求一般利用catia软件中的gsd模块结合dse和qsr模块。零件数据中，所有曲面必须是完整的。主机厂一般要求提供三套数模：过程文件、直楞文件和圆角文件。数模中也要指出钣金的钢材牌号、料厚、料厚方向、复杂件的冲压方向、零件重量和孔的功能描述、孔线及孔心等。3.5.4总成装配文件零件设计完成之后，要根据bom表顺序利用catia软件的assembly design模块对零件进行虚拟装配。装配时一定要考虑工序，目录树结构与bom表一一对应。下图是h4项目地板总成装配图片。3.5.5白车身数模交付清单总成装配文件完成之后，一般要向甲方提供一版3d数据，同时附上白车身数模交付清单。此表与bom表类似，但只有序号、代号、名称、材料、数量等栏目，不含各类标准件。参考示例链接文件h4项目白车身数模交付清单-1840-p01-20080625.xls。3.5.6三维焊点布置焊点文件是一个专门文件，其代号与对应的总成代号一致，与装配文件不同的是其扩展名是catpart。在三维中焊点用6球面表示，不同的颜色代表不同的层数。以表示两层板时的焊点符号；表示三层板时的焊点符号；表示四层板时的焊点符号。用4黑色圆柱面表示co2保护焊。如下图：示例参考链接文件wp-1b24851000001.catpart。3.5.7三维涂胶文件h4项目用六个文件表示，分别是“tj-分组号”。用6圆柱面表示涂胶。如下图：示例参考链接文件tj-510.catpart。3.5.8爆炸图爆炸图一般也要提交给甲方。爆炸图清晰的反映了零件的装配关系。爆炸图一般等轴侧表示，零件间不应有遮挡现象，标识清楚整齐。如下图：示例参考链接文件1b24851000001-bz.catdrawing。综上所述白车身结构设计应提交的数据有：白车身3d数模、焊点文件、涂胶文件和爆炸图，同时随文件交付文件交付清单，示例参考链接文件3d文件交付清单-p01-20080625.xls。3.6建模完成后需要整理编制的文件3.6.1白车身bom表此表是在拆解阶段的白车身bom表基础上修改完善得到的，是最终版本。示例参考链接文件01-白车身bom表-510&500(1840)-p02.xls。3.6.2白车身孔径孔位描述报告以数模抓图形式说明零件上孔的大小、数量、用途。是后续工作的重要指导文件。示例参考链接文件29-白车身孔径孔位功能描述报告-1840-p01-20080625.xls。3.6.3白车身基准与定位描述报告该文件是在拆解阶段的白车身基准与定位描述报告基础上修改完善得到的。不同的是此文件中的照片均用数模抓拍得到。是最终版本。示例参考链接文件31-白车身基准与定位描述报告-1840-p01-20080627.xls。3.6.4白车身数模与点云符合性检查报告这是数据自检报告之一。以数模抓图形式说明与点云的偏差。照片应包括数模、点云和两者间的距离。在偏差范围内的用绿点表示，偏差范围外的用红点表示。同时说明偏差原因，一般有点云双层；点云对接不齐；零件局部变形；点云左右不对称等。此报告检查项目还应包括孔位、边界和数模是否合格。示例参考链接文件32-白车身数模与点云符合性检查报告-1840-p01-20080625.xls。3.6.5白车身搭接面间隙检查报告这是数据自检报告之一。以数模抓图形式说明零件间的搭接间隙。照片应包括搭接件数模和间隙点距云图。在考虑料厚时理论搭接间隙一般是0，允许偏差为0.03。若偏差超出范围则应修改数据。示例参考链接文件3637-白车身搭接面间隙检查报告-1840-p01-20080801.xls。 3.6.6白车身孔重合度检查报告这是数据自检报告之一。以数模抓图形式说明焊接零件间孔的重合度问题。照片应包括搭接件数模和孔的编号等。一般焊接定位孔重合度偏差为0，其余孔重合度偏差为0.03。若偏差超出范围则应修改数据。示例参考链接文件3839-白车身孔重合度检查报告-1840-p01-20080625.xls。3.6.7白车身焊点图检查报告这是数据自检报告之一。以数模抓图形式说明零件间的焊接关系。照片应包括焊接件数模和相应焊点。表格部分应包括焊点类型、焊点数量、焊点大小和焊点间距，这些参数数模与实物对应填写；表格中还应指出零件搭接边宽度，焊点位置是否正确，焊点图是否合格等。示例参考链接文件41-白车身焊点图检查报告-1840-p01-20080804.xls。3.6.8白车身涂胶图检查报告这是数据自检报告之一。以数模抓图形式说明白车身涂胶情况。照片应包括密封胶所在零件数模和相应密封胶。表格部分应包括密封胶类型、密封胶尺寸，这些参数数模与实物对应填写；表格中还应成胶结构也以图片形式表示。示例参考链接文件42-白车身涂胶图检查报告-1840-p01-20080805.xls。3.6.9白车身定义圆角间隙面差检查报告这是数据自检报告之一。以数模抓图形式说明所检查的圆角、间隙，面差所在位置。表格部分应包括圆角、间隙、面差的定义值和数模测量值。其允许偏差为0.05。示例参考链接文件3335-白车身定义圆角间隙面差检查报告-1840-p01-20080625.xls。3.6.10白车身运动分析报告这是数据自检报告之一。活动件运动分析一般利用catia软件的dmu模块进行。白车身运动分析主要在开闭件部分，这些零部件多是单轴旋转运动比较简单。报告以数模抓图形式说明运动的极限状态时与周边件的间隙值，必要时应做出运动包络面。分析示例参考链接文件中门运动product1.catproduct。报告示例参考链接文件出风口运动分析报告.doc。3.7其余需要编制整理的文件尽管是逆向项目但有些主机厂也要求提供如下报告：上下车方便性报告、发动机罩开启人机校核报告、后备箱盖（后备门）开启人机校核报告和视野校核报告等。这些都需要专业人员参照相关法规编制整理。4技术报告项目结束之后，参与人员一般要编写技术报告。内容一般包括针对自己设计的零部件的设计思路、设计过程、注意事项和心得体会等。示例参考链接文件jsbg-a柱-new.doc。二、车身内外饰逆向设计流程此流程以h4项目为参考，流程从前期测绘到后期数模检测共分四个部分，对于扫面所用设备以及找车身坐标中心可参考白车身逆向流程。本流程中会对测量测绘索要用到工具、输出模板以及后期点云检查处理，数模设计做介绍。一、 项目的初期阶段，主要的工作是分析和测 量标杆车。1. 车身内外饰（间隙、圆角、面差）测量及定义。n 在不同位置进行了多次测量,根据经验给出定义值、公差、一制性，以保证数据的可靠性。 n 测量工具常用的有关有（深度尺，直尺、塞尺、圆角规等）。n 测量位置见右图：n 数模模板事例见下页。q 开闭件内饰的（圆角、间隙、面差）记录报告（事例）。链接文件链接文件44-车身内外饰外表面圆角、间隙、面差测量报告(开闭件内饰)-v01-20080330.xls2 .对内外是运动件进行记录和测量 ：n 通过对运动件的（铰链形式、运动方式 、角度 、行程等）参数的 记录方便正向设计做参考。n 测量工具有盒尺、角度尺 等 。n 具体参考报告见下图。链接文件链接文件46-车身内外饰运动件参数测量报告(内饰)-v01-20080403.xls3.运动件操纵力和力矩测量和记录n 测量与记录目的：q 通过多次测量在不同位置得到的力和力矩，求得中间值依次作为实际生产的参考。n 使用工具有扭力扳手，盒尺。n 参考报告见下面。n 开闭件内饰操纵力及操纵行程报告举例。链接文件链接文件48-车身内外饰操纵行程及操纵力测量报告(座舱)-v01-20080412.xls二、样车扫描点云与拆解阶段n 这个阶段工作主要为以后作数模提供外形特征与内部结构作参考，以及对数模总成装配提供依据。n 扫描拆解顺序q 外表面扫描q 外饰件拆解（保险杠总成，前面罩总成，后视镜等）q 开闭件拆解（单独扫描内饰部分，再对到整车坐标系下）q 驾驶室内表面扫描（座椅，顶棚，仪表板，其他饰板等）q 座椅拆解q 内饰部分拆解（侧围装饰板，后围，顶棚，顶柜,a柱装饰板等）q 仪表板总成拆解n 在扫描和拆解中具体工作： 1 .点云扫描质量检查，检查内容：q 对点密度q 对称度q 缺失q