何學峰 唐立宇 王鵬

摘 要：本文基于汽車前部普遍存在的難配合問題，以DTS （Dimension Technical Specification ）可達性為最終目標，運用在線沖孔工藝建立了前蓋/前保，翼子板/A柱前后向的關(guān)聯(lián)性。通過數(shù)據(jù)分析及優(yōu)化算法，實現(xiàn)在線測量設(shè)備引導機器人沖孔。提供成本、質(zhì)量相平衡的尺寸價值方案。實現(xiàn)了最終汽車卓越精致匹配的狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：在線沖孔;尺寸技術(shù)標準;基準優(yōu)化;在線測量技術(shù)

1 引言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車的匹配質(zhì)量越來越被消費者關(guān)注。本文針對汽車開發(fā)中的前部精致車匹配要求，通過數(shù)據(jù)分析及工藝方案可行性研究。提供成本、質(zhì)量相平衡的尺寸價值方案。

2 在線匹配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析

早期的汽車前后蓋安裝基準是基于前部橫梁及車頂后部沖孔（net hole）作為基準安裝點，該方案由于前部橫梁受到來料尺寸數(shù)據(jù)的波動，廠內(nèi)多工位焊接的影響，自身的穩(wěn)定性已經(jīng)很差，基于此，通過大數(shù)據(jù)分析及工藝流程重新梳理，希望開發(fā)一種基于前部與中部相關(guān)聯(lián)的工藝基準系統(tǒng)，后部也參照前部建立強相關(guān)基準，來滿足車輛匹配質(zhì)量的需求，降低返修量，從根本上提升制造質(zhì)量。

3 相關(guān)性數(shù)據(jù)流程圖

建立相關(guān)性數(shù)據(jù)流程圖，判斷建立子基準的數(shù)據(jù)相關(guān)性，以此判斷測量、沖孔，子基準系統(tǒng)建立的正確性，見圖2。

4 大數(shù)據(jù)分析

通過GDIS系統(tǒng)，選擇單一車輛線生產(chǎn)的車型，設(shè)置樣本量30個，該樣本量代表了一個月的該車型的穩(wěn)定生產(chǎn)的6sigma穩(wěn)定能力，通過分析，我們發(fā)現(xiàn)，6sigma數(shù)據(jù)為1.6～2.3mm，該公差明顯較大，這樣會導致線生產(chǎn)后期板鏈上需要加大工人的調(diào)整量，以滿足最終匹配要求，見圖3。

基于此，需要尋求新的工藝方案來替代原工藝方案，縮短尺寸鏈，建立強相關(guān)性。以此來滿足質(zhì)量控制要求。

5 在線沖孔工藝

在線沖孔工藝是基于在線測量技術(shù)以及機器人技術(shù)成熟的前提下引入的，該技術(shù)需要高精度在線測量數(shù)據(jù)作為名義值偏差補償，依靠機器人精度對零件進行再加工，沖孔或者激光切孔。從根本上解決車身焊接尺寸鏈長，生產(chǎn)影響因素多的問題。將尺寸鏈改善成點對點的強相關(guān)性，徹底解決制造偏差。同時該技術(shù)受限于坐標系的優(yōu)化選擇和測量設(shè)備的穩(wěn)定性，需要對實施進行階段性數(shù)據(jù)分析，設(shè)置最佳基準系統(tǒng)及補償常量，以期達到最終縮小制造公差，減少后期調(diào)整，降低制造成本，保證制造質(zhì)量的目的。

5.1 產(chǎn)品特征要求

①產(chǎn)品特征定義，沖孔放在黃金支架或者前橫梁上，沖孔（laser）直徑13.1mm（LH/RH）;②前后向位置與側(cè)圍主定位孔前后向位置強相關(guān);③左右向位置度與側(cè)圍鉸鏈安裝面強相關(guān);④該沖孔作為翼子板工裝的主定位孔;⑤該孔同時作為前保中支架前后向定位孔使用。

5.2 Vision 系統(tǒng)

Vision 系統(tǒng)由6臺機器人組成，分別測量車身上的300個特征，在完成測量后，根據(jù)節(jié)拍考慮機器人切換成沖槍，現(xiàn)實沖孔。

5.3 沖搶結(jié)構(gòu)

沖槍型號：ECKOLD Model T261

5.4 系統(tǒng)重復性分析

（1）Vision系統(tǒng)重復性：Range≤0.42mm;（2）引導系統(tǒng)重復性分析（M-900iA /260L）。

引導系統(tǒng)綜合重復性：

M-710引導綜合重復性：

小結(jié)：

沖孔精度要求與結(jié)論

（1）沖孔位置度要求±0.5mm即Range為1mm（以建系點為基準）;（2）結(jié)論：0.7〈1mm，滿足要求。

6 項目實施跟蹤

6.1 機器人引導算法

按照強相關(guān)性設(shè)計子基準算法，通過Vision 系統(tǒng)拍照采集數(shù)據(jù)點，建立新的子基準坐標系，如圖示，采集點數(shù)據(jù)進行編號。

以上偏差值分別輸出給左右兩臺沖孔機器人，沖孔機器人根據(jù)偏差結(jié)果調(diào)整位置后沖孔。

6.2 二次補償功能與規(guī)則說明：

沖孔機器人第一次獲取上述偏差結(jié)果后，到達沖孔位置，然后測量機器人復測沖槍上的靶標圓孔。測量系統(tǒng)計算該特征孔與基準點之間的距離，如果偏差值大于±0.3mm，那么將進行二次補償。即沖孔機器人獲取第二次偏差補償結(jié)果，重新到達沖孔位置然后再沖孔。

6.3 相關(guān)性數(shù)據(jù)

按照數(shù)據(jù)分析的要求，進行數(shù)據(jù)采集，確認在線沖孔數(shù)據(jù)是否滿足公差要求，同樣按照單一車30組數(shù)據(jù)為樣本，沖孔的6 sigma 為0.98mm<1mm的挑戰(zhàn)公差，且與A柱主定位強相關(guān)，左邊相關(guān)性0.87，右邊相關(guān)性0.87。滿足相關(guān)性》0.7的要求，6sigma 1mm，滿足目標要求。

7 結(jié)語

本文通過系統(tǒng)的分析了在線沖孔的工藝方案，通過大數(shù)據(jù)分析出現(xiàn)有工藝的大偏差問題，建立了在線沖孔工藝可行性研究，建立子基準系統(tǒng)，在新項目實施并評價狀態(tài)。為行業(yè)在該技術(shù)運用上建立了基礎(chǔ)標準和解決方案，降低后繼人工調(diào)整，穩(wěn)定匹配質(zhì)量狀態(tài)。為設(shè)計及日常質(zhì)量控制提供參考，形成指導策略。便于運用到具體車型的實際工作之中，為我國汽車工業(yè)精致化研究提供方法及質(zhì)量控制參考。

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