基于Cubing的全景天窗与顶盖面差分析

高书凯，张芸华

(湖南猎豹汽车股份有限公司，湖南 长沙 410000)

随着汽车行业的迅猛发展，客户对产品质量日益严格。白车身或零部件精度不达标造成车身间隙面差超标的问题，严重影响整车一次下线合格率和产品外观质量。如何快速、准确地找出影响间隙面差超标的因子，是亟需解决的问题。本文结合猎豹CS9车型，首先将全景天窗安装在Cubing上，测量各点与Cubing的面差；然后结合天窗与顶盖的DTS数据采用概率法计算分析出天窗与Cubing匹配时的理论面差；对比分析并结合实际装车情况验证结果，找出影响天窗与顶盖面差的因子。

1 综合检具概述

综合主检具由于它高度模块化的特点，作为汽车行业先进质量控制工具而被广泛使用（图1）。在汽车生产过程中，通过快速进行零部件的互换，可以迅速查找被匹配零部件部分属性是否符合设计要求，帮助排查分析装配过程中尺寸匹配问题，提高问题分析的效率，加快质量问题的整改，提升产品质量。

利用Cubing对零部件的尺寸、间隙、面差和外观等匹配特性进行评定时，应该避免以下两个误区：第一是将零部件定位在Cubing上，检测零部件与Cubing标准模块对应的间隙、面差，然后将数据与车身数据理论值进行对比，如果数据与理论值一致，就判定零部件是合格的。第二是将零部件定位在Cubing上，检测零部件与Cubing标准模块对应的间隙、面差，然后将数据与车身DTS数据对比，如果偏差在DTS设计的公差范围内，就判定零部件是合格的。但这两种方法都是错误的，第一种方法忽略了车身和零部件的偏差。在车身和零部件的加工制造过程中不可避免的存在偏差，必然导致两者匹配结果与理论值存在偏差，第一种方法将导致制造精度过高，大大增加制造成本。第二种方法将两者的配合公差全部分配给零部件，扩大了零部件的公差，降低了检验标准，容易将不合格的零部件判定为合格。

正确的判定方法是令Cubing的制造公差为零，则零部件与Cubing的匹配公差值等于零部件与白车身的匹配公差减去车身公差值。当测量结果在公差值范围内时，判定零部件尺寸是合格的，否则零部件尺寸就是不合格的。传统的公差分配法有三种：即极值法、概率法和蒙特卡洛法。由于极值法对于零部件加工精度要求高，导致制造成本高；蒙特卡洛法计算复杂，故本文结合实际需要采用传统的公差分配方法-概率法。在大规模生产条件下所有的零部件尺寸偏差都服从同一分布规律（一般为正态分布）。这时组成环同时达到极限尺寸的概率等于每个组成环都出现极限尺寸的概率之积，也就非常小。如果组成环较多，概率法分配的公差几乎能保证零件的完全互换性，产品的加工成本可以大大降低。

式（1）中T0为封闭环的公差，Ti为组成环的公差。各组成环偏差均为正态分布时，K=1，各组成环不服从正态分布时，对其定义一个相对于正态分布的系数K，偏态分布，K=1.17，三角分布，K=1.22。

2 利用Cubing对全景天窗匹配

在猎豹CS9车型全景天窗的装配过程中，全景天窗安装完后与顶盖面差超标（图1），且装配一致性差，严重影响整车外观质量，造成客户抱怨。整车下线后，还需要进行多次调整返工，制造成本增加，生产效率降低。

针对上述问题，现采用将全景天窗安装在Cubing上进行匹配的方法来分析。全景天窗各测量点的具体位置（图2）及DTS数据（表1）如下。

图1 全景天窗与顶盖面差超差

图2 各测量点的位置

表1 全景天窗与顶盖面差的DTS数据

其中，顶盖上天窗各安装点的位置公差为±0.2mm，顶盖的形位公差为±0.5mm，按均根方法计算公式：

计算得出顶盖的公差值为±0.54mm。

零部件与Cubing的匹配公差值等于零部件与白车身的匹配公差减去车身公差值。利用概率法，则天窗与Cubing的匹配公差为±0.8mm。为了测量全景天窗零部件的制造精度，随机抽取5台全景天窗样件在Cubing上测量（图3）。

测量结果与尺寸标准进行对比（表2），数据如下。

从表2中可以看出，P3，P4，P5，P6，P7这5个点的数据存在超标情况，P3点低于标准面差范围，而P5，P6，P7，P8这4点高于标准面差范围。

由于白车身精度不稳定且整车结构复杂，而Cubing是一个标准化的模块，不能完全模拟实际装配情况，故在Cubing使用过程中不能单纯地将零部件与Cubing匹配的结果用来分析，还应该结合零部件与实车匹配的结果来分析车身偏差对零部件在车身上状态的影响。故在生产现场随机测量了几台车的天窗与顶盖的面差值，发现实际装车情况跟在Cubing上匹配的结果一致，故验证了Cubing匹配的准确性。

表2 全景天窗精度测量点数值

图3 全景天窗精度测量点

3 结语

本文首先概述了Cubing的使用方法，然后结合天窗与顶盖的面差分析，查找出影响因子，最后结合实际装车状态分析。做以下几点总结：（1）使用Cubing匹配时，零部件与Cubing允许的公差应该是零部件与白车身的匹配公差减去车身公差值；与Cubing匹配完之后，还应该结合实际情况来分析。（2）在猎豹CS9车型生产过程中，天窗与顶盖面差超标：P3点低于标准面差，而P5，P6，P7，P8这4点高于标准面差。后续厂家可以根据具体数据调整这几个点的高度。使用Cubing匹配来分析车身和零部件的尺寸问题，可以加快问题的分析，减少车身与零部件生产者的相互推诿。