车身功能尺寸

1、1 车身功能尺寸系统车身功能尺寸系统 （FDS） 2 PASSAT白车身整车关键尺寸控制点（134个） 空间小样本 怎样用有限测点表征 复杂车身制造过程 01234 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 偏差(mm) 非平稳不等间距随机采样，随机波动与系统趋势 的信号高度耦合 时间/天 实际序列 时间小样本 怎样利用抽样率不 足3%的白车身检测 数据 抽样点 问题的提出问题的提出 3 基本概念 4 从一般制造尺寸中选出的一部分反映重要功能而必需保证的尺寸 （所谓：关键尺寸） 基本概念 5 零件B 零件C 零件A 基准功能尺寸 (Reference Point FD） 产品功能尺寸 （Prod

2、uct Char. FD） 控制功能尺寸 （Control Char. FD） 保证 检验 控制 基本概念 定定 义义 功能尺寸从制造尺寸中提取出来，或通过某种相对计算形式 直接反映车身制造过程中重要的装配关系，以分级控制的形 式对车身装配质量进行系统控制。 6 优势一：简化数据处理（尺寸数量减少） FAB A B 基本概念 7 优势二：滤除定位/无关误差影响（如：测量系统误差） FAB A B 基本概念 8 优势三：简化测点公差设计 FAB A B 基本概念 A. 0.5mm B. 0.5mm FAB 1mm 9 基于功能尺寸处理检测数据的优势 0142101401421014 201410

3、143 ,cov2 DD DD F 用cov反映与F3无关的随机波动r： 1186. 03578. 03427. 03674. 0 ,cov2)( 222 101401423 01421014 DDD D F r 2000年8月份统计得： 1014=0.3427mm 2014=0.3578mm F3=0.3674 mm -2 -1 0 1 2 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 时间（天） 偏差（m m ） F3Y_1014Y_2014 10 基于功能尺寸处理检测数据的优势 -2 -1 0 1 2 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 时间（天） 偏差（m m

4、 ） F3Y_1014Y_2014 无关随机波动成分比例因子k： 937. 0 3674. 0 1186. 0 3 F r k 对于1014、2014，近一倍的 无关随机波动影响检测结果， 采用F3，影响消除，分析精 度提高。 实际生产统计表明：k值平均 在0.70.8之间 11 基准功能尺寸（RPFD） 基准功能尺寸（RPFD Reference Point Functional Dimensions）是 指为了保证在车身产品设计和制造过程中全面贯彻车身统一基准系统（ RPS）而在各统一基准之间规定的功能尺寸。 产品设计中，基准功能尺寸按照零件坐标系来计算，并以表格的方式列 在各零件、分总成

5、和总成的图纸上。 CBS 12 基准功能尺寸（RPFD） 基准功能尺寸（RPFD）是必须首先保证的一类功能尺寸。在零件测 量时，基准功能尺寸应首先予以检验。如果基准功能尺寸超差则表示 该零件在统一基准上存在重大缺陷，不仅无法进行零件其它部分的测 量（测量结果不可信）还将对该零件的装夹定位、焊接和装配质量造 成严重影响。生产实际中对CBS简便易行的检验方法是，利用CBS设 计测量支架或检验样架，若零件无法在测量支架/检验样架上定位，则 表明基准点有偏差。 同时，基准功能尺寸的使用所具有的另一个重要优点是可以很方便地 利用零件坐标系进行测量。即：测量零件、总成和车身时，用零件的 统一基准按六点定位

6、准则直接建立测量坐标系上，检验基准功能尺寸 合格后就可以进行零件的测量，而无需理会零件位置、测量支架位置 对测量的影响。 13 产品功能尺寸（PCFD） 产品功能尺寸（PCFD Product Characteristic Functional Dimensions）是指为 了检验车身零件、分总成、总成或车身的制造尺 寸是否符合产品设计要求以保证其下一级装配质 量而规定的功能尺寸。 产品功能尺寸大部分是由产品设计部门从设 计图纸上直接选取出来的一部分精度要求高、对 车身装配质量影响大的尺寸。 14 产品功能尺寸（PCFD） 零件本身特征尺寸反映冲压零件自身关键的几何外形， 如整体长、宽、高、特

7、征点尺寸等。 零件与零件之间的匹配尺寸反映冲压零件之间相互装配 时对应的匹配部分尺寸，如匹配对应的孔、槽、棱边等。 总成与总成之间的匹配尺寸反映总成与总成装配时，对 应匹配位置的尺寸关系，如匹配对应的孔孔、槽、棱边等。 总成与车身之间的匹配尺寸反映车身与总成装配时，重 要的匹配位置关系和匹配形状关系，如车门与门框之间、前 围框架与前盖之间的匹配尺寸等。 车身与外协件之间的匹配尺寸反映车身与外协件装配时 ，重要的匹配定位关系和匹配形状关系，如车身后部总成与 尾灯之间、车身前风窗开口与前风窗玻璃之间等 15 控制功能尺寸（CCFD ） 控制功能尺寸（CCFD Control Characteris

8、tic Functional Dimensions）是指为了控制本一级装 配中工装夹具对车身装配尺寸质量的影响而规定 的功能尺寸。 16 BA2 PA1 PA2 BB3 BB1 PB2 PB1 X Y Z M3 M1 M2 M4 A B 控制功能尺寸（CCFD ） 零件A、B均为“3-2-1”定位的 平板型零件，分总成C由A、B经 焊装形成。零件A的焊装基准 （即统一基准RPS）为PA1（圆 孔）、PA2（长孔）和BA1、BA2、 BA3（定位面）。零件B的焊装基 准与A一致。分总成C的车身统一 基准从A、B中选取，出于工艺、 产品结构等各方面的考虑，定为 PB1（圆孔）、PA2（长孔）和BB

9、1、 BA2、BB3（定位面）；M1、M2、 M3、M4为分总成C上四个CMM 测点。 17 零件A、B的装配和分总成C的检测 XA YA ZA BA1 BA2 BA3 PA1 PA2 XB YB ZB BB2 BB3 BB1 PB2 PB1 BA2 PA1 PA2 BB3 BB1 PB2 PB1 X Y Z M3 M1 M2 M4 A B A B 18 D1: D2:D3: D4: D5:D6: 零件A、B装配时的六种失效模式 Six Failure Models for A+B Assembly 19 BA2 PA1 PA2 BB3 BB1 PB2 PB1 X Y Z M3 M1 M2 M

10、4 A B F1 F2 F3 F4 F5 F6 20 控制功能尺寸（CCFD ） BA2 PA1 PA2 BB3 BB1 PB2 PB1 X Y Z M3 M1 M2 M4 A B F1 F2 F3 F4 F5 F6 装配功能尺寸超差与夹具失效模式的对应关系 Relationship between CCFD Variation and Fixture Failure Model D1: 21 控制功能尺寸（CCFD ） BA2 PA1 PA2 BB3 BB1 PB2 PB1 X Y Z M3 M1 M2 M4 A B F1 F2 F3 F4 F5 F6 装配功能尺寸设计准则 分总成C的控制功

11、能尺寸F1F6设计 原则如下： 1) 构成A、B零件装配时在X-Y平面 的封闭尺寸 2) 限定A、B装配过程中6个相对自 由度的运动：A对B的两个方向平动 和一个轴转动以及B对A的两个方向 平动和一个轴转动； 3) 反映A、B装配夹具失效的6种模 式。 22 车身尺寸检测站优化设计 以Si,j表示第i层次第j个测量站，PCFDi,j表示第i 层次第j个测量站中产品功能尺寸，RPFDi,j表示 第i层次第j个测量站中基准功能尺寸，CCFDi,j表 示第i层次第j个测量站中控制功能尺寸。白车身整车（BIW） 底板总成 左侧围总成 前围总成地板总成后围总成 水箱分总成左轮罩分总成散热器总成右轮罩分总

12、成 S1,1 S2,6 S2,7 S3,14S3,15 S3,15 S4,35S4,36S4,37S4,38 PCFD1,1 CCFD1,1 RPFD1,1 PCFD2,7 CCFD2,7 RPFD2,7 PCFD3,15 CCFD3,15 RPFD3,15 PCFD3,15 CCFD3,15 RPFD3,15 车身尺寸检测关系树 23 Si,j上测点：Pn(G, U, X, Y, Z, Sx, Sy, Sz, E) NSi,j上测点总数 G测点性质 U1，U2组件号，区域编号 X, Y, Z理论值 Sx, Sy, Sz测量可靠性 E时间代价 Si,j上功能尺寸：Dm(G, F, P1, P2

13、, R, T ) MSi,j上功能尺寸总数 G功能尺寸性质 F功能尺寸组号 P1, P2引用测点号 R测量方向，x、y、z T公差带宽度 测点和功能尺寸的统一形式 车身尺寸检测站优化设计 24 车身尺寸检测站优化设计 产品功能要求 装配控制要求 统一基准要求 讨论协商 大量试验测 量 经验知识 数据分析 检测站设计 方案 设备条件 一般的车身尺寸检测站设计方法 25 产品功能要求 装配控制要求 统一基准要求 设计知识 推理规则 测量可靠性评价 偏差敏感性评价 最小测点 数目优化 功能尺寸 经验知识 最佳测点 位置优化 车身尺寸检 测站的最优 设计 相关理论研究 少量试测修正 基于数据驱动的车身

14、尺寸检测站设计的新方法 车身尺寸检测站优化设计 26 检测站设计的知识模型 状态空间法（State Spce） D1 P1 P2 P3 P4 P5 P6 D3D4 D2 A B x y Q0 i=16 P1 P2 P3 P4 D1 D2 P6D3 P1P2P3P4P5P6 P5D4 j=16 27 检测站设计的知识模型 Q0 i=16 P1 P2 P3 P4 D1 D2 P6D3 P1P2P3P4P5P6 P5D4 j=16 NNNN NN qqq qq q Q ,2,1 , 2, 21 , 2 1 , 1 正下三角阵Q（i=1N，j=1N） 为检测站设计的空间状态矩阵， qi,j（ij）为状

15、态变量，其取值为i、 j测点之间功能尺寸的集合。 状态空间法（State Spce） 28 检测站设计的知识模型 1,1 i=1 6 P 1 P2 P3 P4 D1 D2 P6D3 P1P2P3P4P5P6 Q0 P5D4 j=1 6 Q1,1 i=1 6 P 1 P2 P3 P4 D1 D2 P6D3 P1P2P3P4 P5P6 P5D4 j=1 6 Q3,1 i=1 6 P 1 P2 P3 P4 D1 D2 P6D3 P1P2 P3P4 P5P6 P5D4 j=1 6 Q3,3 i=1 6P1 P2 P3 P4 D1 P6D3 P1P2P3P4 P5 P6 P5 D2D4 j=1 6 Q3

16、,2 P3 i=1 6 P 1 P2 P4 D1 D2 P6D3 P1P2P3P4 P5P6 P5D4 j=1 6 Q6,1 i=1 6P1 P2 P3 P4 D1 D2 D3 P6 P1P2 P3 P4 P5P6 P5D4 j=1 6 Q6,2 i=1 6P1 P2 P3 P4 D1 D2 P6 P1P2 P3P4 P5 P6 P5 D4 D3 j=1 6 Q6,7 i=1 6P1 P2 P3 P4 D1 D3 P6 P1P2 P3P4 P5P6 P5 D2D4 j=1 6 Q6,8 i=1 6P1 P2 P3 P4 D1 P6 P1P2P3P4 P5P6 P5D2D4 D3 j=1 6 Q

17、2,1 Q4,1 Q5,1 Q6,3 Q4,3 Q5,3 Q4,2 Q6,9 Q6,5 Q6,6 Q5,2 Q6,4 2,2 3,2 3,3 3,5 4,4 6,2 4,4 5,5 4,4 5,5 6,5 6,6 5,5 6,2 6,5 6,6 6,2 6,5 6,6 D1 P1 P2 P4 P5 D2 A B 将检测站设计问题转换成 将初始状态Q0变成最优设 计状态Qopt的问题。 目标状态Q6,2= 6,55,54,43,22,21, 1Q0 状态空间法（State Spce） 29 优化尺寸数M 优化测点位置 (X,Y,Z) 产品功能测点 KPC 基准保证测点 RPC 装配控制测点 KCC Pi(X,Y,Z,Kx,Ky,Kz,S,Du) i=1N 产品功能尺寸 PCFD 基准功能尺寸 RPFD 装配功能尺寸 CCFD Dj(Pv1,Pv2,Tu,G) j=1M 并行工程 检测可靠性、 尺寸重要性等 经验约束 初始测点 测点功能互动优化设计系统 30 工业应用流程 测点和功能尺寸的初始设计 测点功能尺寸的互动性优化 基于功能尺