浅谈车顶在子基准下的一致性测量

闵宗盼 唐立宇

摘 要：汽车车顶与天窗，鲨鱼鳍，扰流板等零件都有配合要求，其局部区域在子基准下的一致性优劣对周边配合零件都有着重要的影响。文章通过车顶与鲨鱼鳍的间隙匹配问题和车顶与天窗阶差的匹配问题介绍，从车顶子基准的直接测量方式和由主基准测量值转化成子基准测量值两方面进行了分析，并提出了车顶获得子基准下一致性测量值的三种方式。这三种方案对于准确获取车顶局部区域在子基准下的一致性数值提供了可行性借鉴素材，对于提高车顶与周边零件的外观质量有着重要的意义。

关键词：车顶;鲨鱼鳍;天窗;子基准;一致性

中图分类号：U463  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）20-165-03

Abstract： The vehicle roof has matching requirements with skylight， shark fin， spoiler and other parts， and the consistency of local areas under the sub datum has an important impact on the surrounding matching parts. Through the introduction of the gap matching between the roof and shark fin and the matching between the roof and skylight step， this paper analyzes the direct measurement method of the roof at sub datum and the conversion from the main datum measurement value to the sub benchmark measurement value， and puts forward three methods to obtain the consistency measurement value of the sub benchmark. These three schemes provide feasible reference materials for accurately obtaining the consistency value of the local area of the roof under the sub datum， and are of great significance for improving the appearance quality of the roof and surrounding parts.

Keywords： Sunroof; Shark fin; Skylight; Sub datum; Consistent

CLC NO.： U463  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）20-165-03

引言

隨着中国汽车市场竞争的日益白热化，各大车企对自身产品质量要求越加严格。汽车车顶与天窗，鲨鱼鳍，后风挡等诸多零件存在匹配关系，且该零件通过焊接集成在白车身上，在白车身上所体现的尺寸质量好坏深刻影响着它与周边零件的配合质量。车顶焊接在白车身后通过三坐标测量得出的测量值都基于车身主坐标系，由于受车身零件尺寸波动影响，比如车身前部翘起，车身左右侧高低不一致等，汽车车顶主基准下的测量值并不能很好的反映车顶焊接车身后自身尺寸的优劣性，而天窗和鲨鱼鳍零件只与车顶局部相关而与车顶受车身影响后的尺寸并无直接关系，故分析车顶子基准下的测量值对于解决该类问题有直接影响，而如何精确获取车顶在子基准下的测量值对于提高车顶与周边零件匹配质量有着重要的意义。

1 空配测量法

鲨鱼鳍与车顶存在U/D向的配合关系，DTS要求0.5+/ -0.5mm，实车的车顶与鲨鱼鳍在后端间隙1.25mm，偏大0.75mm。鲨鱼鳍总成上检具检查后，状态OK，符合图纸控制要求。为了排查是否车顶焊接在白车身后，与鲨鱼鳍一圈匹配的测点一致性差导致该问题频繁出现，在车顶焊接至白车身后，用三坐标打出车顶与鲨鱼鳍匹配一圈的测量值，结果显示车顶与鲨鱼鳍前部配合区域偏低1.8mm，后部配合区域偏低0.4m，一致性1.4mm。然而实车的鲨鱼鳍与车顶前部间隙在0.5mm左右，前部间隙小后部间隙大，通过主基准下的车顶三坐标数据显示车顶前部反而更偏低，与实车匹配表现相反。原因来源于车身前部有一定程度下沉，后部翘起，导致车顶在主基准下的测量值出现前低后高，该测量值并不能直接反映车顶焊接至白车身后与鲨鱼鳍匹配区域的尺寸好坏。

为此，采取空配法，即将鲨鱼鳍外壳取下后，套在车顶与鲨鱼鳍匹配区域，通过空配的方法确定车顶与鲨鱼鳍匹配区域的点位尺寸一致性是否OK，局部尺寸是否有偏差贡献。如图1所示，鲨鱼鳍总成装配至车顶后，用红色彩笔将鲨鱼鳍与车顶匹配区域画出，然后将鲨鱼鳍外壳取出，空配套在红圈区域，用塞尺测量鲨鱼鳍外壳与车顶的间隙量，鲨鱼鳍外壳和车顶曲面是仿形面，空配理论上要满足零间隙。根据测量结果可知车顶与鲨鱼鳍后部间隙0.5mm，前部为0mm，一致性0.5mm，与实车鲨鱼鳍配车顶前部间隙小，后部间隙大相互一致。由此，得到该问题主要原因是车顶焊接至白车身后，与鲨鱼鳍匹配的后部区域下凹，不利贡献0.5mm。

通过车身主基准下测量出的车顶与鲨鱼鳍匹配区域的测点偏差值受车身整体尺寸波动影响，并不能直观反映车顶焊接后的尺寸好坏，通过空配法可快速有效识别出车顶焊接成总成后与鲨鱼鳍匹配区域尺寸的优劣，进而达到高效分析问题的目的。

2 公式转换法

某项目的车顶与天窗后部阶差一致性偏差2mm，DTS要求1+/-1mm//1.5（天窗高），将天窗上TAC进行检测，根据测得的数值得出天窗后部阶差一致性偏差1mm，不利贡献1mm。为了找到一致性另外1mm偏差的贡献量，收集项目在线上造车阶段车顶与天窗配合区域的点位在U/D向的下沉偏差值，如图2所示。 车顶后部7个点位在主基准下的U/D向一致性通过数据可知为1.5mm（2.2-0.7=1.5mm）;根据之前理论上的分析，车身左右侧部翘曲会对车顶与天窗配合区域的点位U/D向阶差产生影响，进而使得主基准下车顶点位的一致性与子基准下的有较大偏差，而天窗的一致性只受车顶子基准下的一致性影响而与其主基准下一致性并无直接关联。为求得车顶子基准下的一致性，采取公式转换法。

小天窗与车顶阶差配合面长度约800mm，均匀布置了7个点位，即每100mm就布置了一个测点，以左侧第一个点位为零位，定义X为点位横坐标，Y为车顶的下沉偏移量（可通过三坐标测量获得），根据图2的测点偏差数据可得7个点位的坐标依次如下：（0，-1.6），（133，-1.3），（266，-0.8），（399，-0.9），（532，-1.3），（665，-1.3），（800，-2.3）。通过最初段1号和最末端7号点位构建直线方程ax+by+c=0，带入1号和7号点位的坐标，可得a=7/8000 ，b=1，c=1.6 即直线L方程：7/8000x+y+1.6=0，如图2所示。已知2～6号点坐标，根据点到直线的距离公式   可得：d2=0.42 d3=1.03 d4=1.05 d5=0.77 d6=0.88 Max=d4=1.05 mm。由此可知，在子基准坐标系下，车顶与天窗后保平整度的一致性为1mm，不利贡献1mm 而非1.5mm。主基准下的测量结果1.5比子基准下的转化值1.05偏大了50%。根据分析出的车顶在焊接后一致性偏差1mm的结果进一步分析车顶变形的原因，发现车顶滚边前后数据差异较大，接近1mm变化，故得出车顶一致性不利贡献来源于车顶滚边工艺，车身通过调整滚边角度等方法将风险消除。

3 模拟块测量法

除了上述公式转换间接测量车顶在子基准下的一致性外，也可以采用模拟块直接测量该结果。模拟块的具体制造结构如图3所示。延伸车顶与天窗阶差配合面，即模拟块上端面与车顶齐平，再在工装上增加4个基准块，其中左右两侧1&2号基准块定位工装U/D&C/C方向，保证模拟块整体居中，后侧3&4号基准块定位U/D&F/A方向。工装基准块U/D向定位基准设计面为车顶的理论曲面。纯理想状态下，工装模拟块放置在车顶开档区域后，位置唯一，车顶与工装上端面都齐平。

原理如上所述，具体测量时，将模拟块放置在车顶实物开档区域，通过4个基准块保证模拟块位置唯一，再用阶梯尺测量车顶与模拟块匹配面阶差，结果为负值时表示车顶在子基准下下榻，为正值时表示车顶在子基准下突出。将测量的结果max值与min值相减即为车顶在子基准下的一致性。如图3所示某项目的车顶，通过模拟块测量，发现车顶最低点下凹0.5mm，最高点为零即车顶做了到理论位置，故该车顶在子基准下的一致性为max-min=0-（-0.5）=0.5mm。模拟块测量法操作简便，结果也较为精确，对于快速测量车顶在子基准下的一致性有着重要的意义。

4 结语

基于车頂受车身主基准的影响，直接运用主基准下的测量结果来测量车顶相关区域的一致性属性会产生较大程度的误差，而车顶零件在子基准下的一致性应用也较为广泛。综上所述，整理出测量车顶零件在子基准下的一致性可用方法分别包括匹配零件的空配法，公式转换法，模拟块测量法。这些测量方法各有优劣，可以根据适用的场景进行选择，除车顶外，整车其它零件也可参考这些测量方法。通过以上方法的灵活应用可以有效分析车顶与相关配合零件的尺寸问题，提高整车的外观匹配质量。

参考文献

[1] 韩军祥.汽车顶盖天窗结构分析与模具设计[J].科技资讯，2013 （32）.

[2] 刘磊.轿车顶盖冲压成形塌陷的研究[D].重庆：重庆大学，2014.