车身功能尺寸剖析

1、1车身功能尺寸系统车身功能尺寸系统（FDS）2PASSAT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01234-3-2-10123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（Product Char. FD）控制功能尺寸（Control Char. FD）保证检验

2、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）FABAB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）FABAB基本概念8优势三：简化测点公差设计FABAB基本概念A. 0.5mmB. 0.5mmFAB 1mm9基于功能尺寸处理检测数据的优势0142101401421014201410143,cov2DDDDF用cov反映与F3无关的随机波动r： 1186. 03578. 03427. 03674. 0,cov2)(222101401

3、42301421014DDDDFr2000年8月份统计得：1014=0.3427mm2014=0.3578mmF3=0.3674 mm-2-101214710131619222528时间（天）偏差（m m ）F3Y_1014Y_201410基于功能尺寸处理检测数据的优势-2-101214710131619222528时间（天）偏差（m m ）F3Y_1014Y_2014无关随机波动成分比例因子k：937. 03674. 01186. 03Frk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

4、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、分总成和总成的图纸上。CBS12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

5、。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

6、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

7、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 Characteristic 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。 16BA2PA1PA2BB3BB1PB2PB1XYZM3M1M2M4AB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

8、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BB1、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XAYAZABA1BA2BA3PA1PA2XBYBZBBB2BB3BB1PB2PB1BA2PA1PA2BB3BB1PB2PB1XYZM3M1M2M4ABAB18D1: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 Assembly19BA2PA

9、1PA2BB3BB1PB2PB1XYZM3M1M2M4ABF1F2F3F4F5F620控制功能尺寸（CCFD ） BA2PA1PA2BB3BB1PB2PB1XYZM3M1M2M4ABF1F2F3F4F5F6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 ModelD1:21控制功能尺寸（CCFD ） BA2PA1PA2BB3BB1PB2PB1XYZM3M1M2M4ABF1F2F3F4F5F6装配功能尺寸设计准则分总成C的控制功能尺寸F1F6设计原则如下：1) 构成A、B零件装配时在X-Y平面

10、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成S1,1S2,6S2,7S3,14S3,15S3,15S4,35S4,36S4,37S4,38PCFD

11、1,1CCFD1,1RPFD1,1PCFD2,7CCFD2,7RPFD2,7PCFD3,15CCFD3,15RPFD3,15PCFD3,15CCFD3,15RPFD3,15车身尺寸检测关系树23Si,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, 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、zT公差带宽度测点和功能尺寸的统一形式车身尺寸检

12、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）D1P1P2P3P4P5P6D3D4D2ABxyQ0i=16P1P2P3P4D1D2P6D3P1P2P3P4P5P6P5D4j=1627检测

13、站设计的知识模型Q0i=16P1P2P3P4D1D2P6D3P1P2P3P4P5P6P5D4j=16NNNNNNqqqqqqQ,2,1 ,2, 21 , 21 , 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=16 P1P2P3P4D1D2P6D3P1P2P3P4P5P6Q0P5D4j=16Q1,1i=16 P1P2P3P4D1D2P6D3P1P2P3P4 P5P6P5D4j=16Q3,1i=16 P1P2 P3P4D1 D2P6D3P1P2

14、 P3P4 P5P6P5D4j=16Q3,3i=16P1P2P3P4D1P6D3P1P2P3P4 P5 P6P5 D2D4j=16Q3,2P3i=16 P1P2P4D1D2P6D3P1P2P3P4 P5P6P5D4j=16Q6,1i=16P1P2 P3 P4D1 D2D3P6P1P2 P3 P4 P5P6P5D4j=16Q6,2i=16P1P2 P3P4D1 D2P6P1P2 P3P4 P5 P6P5 D4 D3j=16Q6,7i=16P1P2 P3P4D1D3P6P1P2 P3P4 P5P6P5 D2D4j=16Q6,8i=16P1P2P3P4D1P6P1P2P3P4 P5P6P5D2D4

15、D3j=16Q2,1Q4,1Q5,1Q6,3Q4,3Q5,3Q4,2Q6,9Q6,5Q6,6Q5,2Q6,42,23,23,3 3,5 4,4 6,2 4,45,5 4,4 5,5 6,5 6,6 5,5 6,2 6,5 6,6 6,2 6,5 6,6 D1P1P2P4P5D2AB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KCCPi(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CCFDDj(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寸的数据处