浅析三坐标测量机在白车身测量方式中的应用

浅析三坐标测量机在白车身测量方式中的应用

陈银祥,肖遥,郑智鸿,刘妙妙,毛淦平,江春花广汽乘用车有限公司，广东广州,511434

摘要：车辆设计时应该重视产品质量,特别是白车身的拼焊精度,缺少的便是对汽车白车身的质量检测。本篇文章重点利用对三坐标测量机的工作原理和汽车白车身测量的定义的简单阐述,来讲解了在汽车白车身测量中广泛的使用三坐标测量机的基本原理和含义。并详细分析了三坐标机在检测汽车白车身质量中的各个环节,把最先进的三维坐标检测技术运用于汽车白车身品质测试,可以提高白车身的制造精度,从而提升整车的装配精度。

关键词：三坐标测量机；白车身测量；制造精度；装配精度

中图分类号： U461.22；T-651.1

Analysis on the application of CMM in BIW measurement

Author Name ：Chen Yin Xiang、Xiao Yao、Zheng Zhi Hong、Liu Miao Miao、Mao Gan Ping、Jiang Chun Hua

(GAC Passenger Car Co., Ltd., Guangzhou, Guangdong 511434)

Abstract：The vehicle design should pay attention to the product quality, especially the welding precision of the body in white. What is missing is the quality inspection of the body in white. This article focuses on the working principle of CMM and the definition of auto body in white measurement, to explain the basic principle and meaning of the widespread use of CMM in auto body in white measurement. It also analyzes each link of the three coordinate machine in testing the quality of automobile body in white in detail. Applying the most advanced three-dimensional coordinate testing technology to the quality testing of automobile body in white can improve the manufacturing accuracy of the body in white and the assembly accuracy of the whole vehicle.

Keywords: Coordinate measuring machine; BIW measurement; Manufacturing accuracy; Assembly accuracy

0引言

白车体是现代车辆制造与生产中的关键部分,白车体制造过程中包含了由多少个冲压单件连接成分的总成,再将各个部分总成连接成白车体的骨架系统总成,至白车体。为了确保装配件与零件的互换性好和整车的外形漂亮,必须确定冲压件和分系统总成的规格。[1]。

白车身结构复杂、刚度低易变型,车身检测是整车产品和有关零件检验的关键,直接影响整车设计和品质。而汽车车身在生产和工艺安装过程中,有各种各样主客观原因会产生不同的误差,除去作业人员自身的技术知识和经验等主观因素,部分是因为检测技术本身而产生的误差。二个较为常见的情形:一是车体构成它的所有零件多是钣金件,工件的刚度不足,而车体表面上的各种孔和相对形状又受自重的作用而达到变化阶段,如果采用常规的检测方法,往往对这些自动变化并不能测量和评价,就算测量和评定正确,也会产生很大误差。其二,车身装配件是多种加工件装配的控制系统,虽然有在线测试,却很难防止在单片测试时出现误差。

三坐标测量机具备较高精度和较高柔性,并由计算机的控制下自动进行收集大量数据,所以在白车身质量管理中,三坐标测量已成为不可缺少的技术手段。将先进的三坐标测量技术应用于白车身质量检测，充分发挥其检测的高精度、高效率、万能性的优点，可以极大地提高白车身的制造精度，可以很大程度上提升整车的装配精度[2]。

1三坐标测量机工作原理

三坐标测量机是一类具备测量能力的仪器设备,一般是在三个物体所可以测定的空间范围中,把被测试物品放入三坐标测量机的测量空间,就可得到被测试物品上各检测点的空间坐标定位,再通过对上述点位的空间坐标值,进行数学计算,从而得出被测试的物品几何长度、外形和位移。显然,对于一切错综复杂的几何学表面和形体,凡是通过测量机的测量头可以瞄准或感觉到的区域,就可以测定它的几何学尺度和相互方位关系,并通过电子计算机进行信息处理。所以这种三维坐标测量方法几乎是万能的

[3]。

2三坐标测量机在白车身测量概念与意义

2.1概念

车身控制点、控制面的信息是利用三维坐标测量法进行车身测试获取,并与汽车技术资料进行比较,得出信息生成报告,为工程师发现故障根源,解决问题奠定合理的信息基础

2.2意义

白车身的品质是中国轿车商品质量的关键部分,白车身商品质量的提升对中国轿车总体商品质量的提升有很大影响,三坐标测量技术能够大幅提高产品质量,减少废料率,进而增加了可以正常工作的生产线数量,给公司创造了巨大的效益。因为产品的质量提升对于车辆寿命及使用安全来说有着重要意义,因而帮助消费者们乃至整个社会创造了巨大的效益。[4]。

3三坐标测量机在白车身测量中的应用

三坐标测量的白车身精度控制系统是一个系统工程,通常包括测前准备、测量范围的定义、公差设定、测试、数值统计图表编写等多个部分。在检测软件的协助下实现所要求的检测任务具体如下：

（1）检测准备:把待测白车身放在三坐标测量机的平台上(如图1所示)。测试台面要平整坚实和无震动,试验进行时速度为±0.1mm/1000mm,产品和服务应是白车身RPS点,平面上应有建立整车座标系统的基准,测试台面应便于移动式三坐标移动、基准蛙跳和各方向检测,以及检查白车身的底部、内部。放置的平面通常为Z平面。

图1 检测平台

（2）①主要位置基准检测点位:此点可以反应某一类工件的位置状况,测定该点可以对位置和基准位置出现偏离所形成的制造误差做出鉴定和判断。②关键产品特征检测点位:此点可以反应白车身零件。分总成和整车的生产关键特性变化,该点的偏差直接影响产品对安全及生产标准的符合程度。

表1 白车身公差范围

（3）公差制定: 依据产品外观和功能的要求，考虑到制造系统的能力，制定零部件公差，针对不同位置，联合设计、工艺和制造等部门共同确定测量方法，确定公差范围 (见表 1)。

（4）测量: 利用几何 PLP 对齐建立坐标系 (几何元素为面、线、点)导入待测白车身数模采集数据。

（5）数据统计图表编制：将检测数据生成可视化的图形报告如图 2 所示。

图2 白车身检测结果

4白车身测量偏差分析

汽车车身的生产过程是一种非常复杂的过程,在生产过程中产生的尺寸误差主要因素是:一是汽车零部件或其本身误差;二是工装夹具的位置不太稳定;三是因焊装变形而造成的误差;四是人为操纵和影响生产工艺的因素。

各种因素的共同影响在对白车体的测试中所产生的偏差中,构成主体影响因素的是操作者自身的技术与经验,客体影响因素也就是测试方法的本身对白车体测量的影响程度。其误差因素主要有以下二个典型情形:①组成车体的零件多为钣金件,所以钣金件刚度并不好,因地心引力的影响,车体表面的所有孔径与相对宽度都会被影响,而产生了变形。②汽车的车身装配零件都是通过许多工种加工装配而成的复杂系统,所以在单片测试时就必然会产生误差。

综上所述,在正确的位置,及时夹紧并固定待检测部件,以及针对实际状况而对症下药采用的各种方式等,都是对汽车检查的主要条件。此外必须强调的还有对孔径的检测,孔尺寸和孔的定位也是主要涉及的二项内容。而至于形状检测,则由于这一类零件的轮廓主要呈现为自然曲面和不规则性,因此必须对症下药采取相应的不同方法。

5结束语

白车身制造属于新型的高技术行业,其技术含量也相当高。现代社会的发展需要车辆制造商不断提升自己的技术水平,也需要来自于另外多方面的支持。三坐标系技术在白车身制造中的运用已相当普遍,已经渗透到白车身制造的全部过程。而针对车辆内部各部分的零件检测,一样也离不开三坐标测量机,尤其针对繁杂不同形态的工件,唯有采用更精确的测量机,方可获得满意的检测结果。目前三维坐标检测技术不但用于制造出的工件的质量监测,还更多地进行在线监测,对制造流程进行即时监测,可以及时校正制造流程中存在的误差。

参考文献

[1]夏磊.探析三坐标测量机在白车身检测中的应用[J].内燃机与配件,2017(15):61.

[2]王俊杰,王浩,卢亚军.白车身尺寸检测技术及数据应用研究[J].企业科技与发展,2015(08):39-41+44.

[3]林卫明,陈素平.机器人在线检测技术在车身焊接中的应用[J].现代零部件,2014(04):72-73.

[4]刘培,黄玲,石小明,王灿红.基于三坐标测量机的白车身质量控制[J].汽车零部件,2013(05):39-41.