车身功能尺寸

控制
零件A 零件B
零件C
保证
基准功能尺寸 (Reference Point FD）
5
基本概念
优势一：简化数据处理（尺寸数量减少）
FAB A B
6
基本概念
优势二：滤除定位/无关误差影响（如：测量系统误差）
FAB A B
7
基本概念
优势三：简化测点公差设计
A. ± 0.5mm B. ± 0.5mm A B FAB
Q5,1
4,4
Q6,2
Q6,3
Γ Q4,2
5,5
Γ
6,5
6,6
D1
P2
Q6,1 i=1~ P 61 P2 D1 P3 D2 P4 D3 P5 P6 P1 P2
i=1~ P 61 P2 D1 P3 D2 P4 P5 P6 P1 P2
Γ
Q5,2 Γ D4 D3 P4 P5
6,2
Γ Γ
6,5
Γ
6,6
6,2
CBS
11
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。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。
Q0
i=1~6 P1 P2 P3 P4 P5 P6
QN N
D1 D2 D4 D3 P4
正下三角阵 Q（ i=1~N， j=1~N） 为检测站设计的空间状态矩阵， qi,j（i≤j）为状态变量，其取值为i、 j测点之间功能尺寸的集合。
P1
P2
P3
P5
P6
j=1~6
27
检测站设计的知识模型
状态空间法（State Spce）
12
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。
Y M3 X PB1 Z M1 PA1
BA2
A
B
PB2
M4 BB3
PA2 M2
16
B A YA PA1 BA2 PA2 BA3
YB XB PB1 ZB
BB1 M3 A PA1 M1 Y X PB1 Z
BB1
XA ZA BA1
B
BB2 BA2 PB2 BB3 PA2 M2 PB2 M4 BB3
零件A、B的装配和分总成C的检测
Q6,6
Q6,4 P6 j=1~ 6
Q6,7 i=1~ P 61 P2 D1 P3 P4 D3 P5 D2 P6 P1 P2
25
检测站设计的知识模型
状态空间法（State Spce）
P1 D2 A P2 x B
P4
P5 P6 D3 D4
Q0
i=1~6 P1 P2 P3 P4 P5 P6
D1 y
P3
D1 D2 D4 D3 P4
P1
P2
P3
P5
P6
j=1~6
26
检测站设计的知识模型
状态空间法（State Spce）
q1,1 q 2 ,1 q N ,1 q 2, 2 q N ,2 q N ,N
F2 F5
M1
F1
M3 Y X
F4
BB1
PB1 Z
PA1
BA2
A F6
PB2
B
BB3 M4
PA2
M2
F3
20
控制功能尺寸（CCFD ）
装配功能尺寸设计准则
F4
BB1 Y
F1
M3
F2
F5
M1
X
PB1 Z
PA1
BA2
A F6
PB2
B
BB3 M4
PA2
M2
F3
分总成C的控制功能尺寸F1~F6设计 原则如下： 1) 构成A、B零件装配时在X-Y平面 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。
4. 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。
5. 车身与外协件之间的匹配尺寸——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
S4,38 右轮罩分总成
CCFD3,15
RPFD3,15
……
…… ……
…… ……
…… ……
……
……
22
车身尺寸检测站优化设计
测点和功能尺寸的统一形式
Si,j上功能尺寸：Dm(G, F, P1, P2, R, T ) M——Si,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、z T——公差带宽度 Si,j上测点：Pn(G, U, X, Y, Z, Sx, Sy, Sz, E) N——Si,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 23
13
产品功能尺寸（PCFD）
1. 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。 2. 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。 3. 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。
2
基本概念
3
基本概念
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）
4
基本概念
定 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。
控制功能尺寸 （Control Char. FD） 产品功能尺寸 （Product Char. FD） 检验
14
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。
15
控制功能尺寸（CCFD ）
BB1 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。
车身尺寸检测站优化设计
一般的车身尺寸检测站设计方法
经验知识
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
数据分析
检测站设计 方案
设备条件
24
车身尺寸检测站优化设计
基于数据驱动的车身尺寸检测站设计的新方法
经验知识 少量试测修正 产品功能要求 装配控制要求 统一基准要求 功能尺寸 推理规则 设计知识 测量可靠性评价 偏差敏感性评价 相关理论研究 最小测点 数目优化 最佳测点 位置优化 车身尺寸检 测站的最优 设计
车身功能尺寸系统 （FDS）
1
问题的提出
空间小样本
—— 怎样用有限测点表征 复杂车身制造过程
PASSAT白车身整车关键尺寸控制点（134个）
偏差(mm)
时间小样本
—— 怎样利用抽样率不 足3%的白车身检测 数据
3 2 1 0 1 2 3 0
抽样点
实际序列
1 2 3 4
时间/天
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
FAB ±1mm
8
基于功能尺寸处理检测数据的优势
2000年8月份统计得： σ1014=0.3427mm σ2014=0.3578mm σF3=0.3674 mm
D F 3 D1014 2014 D1014 D2 014 2 cov1014 , 2 014
……
PCFD2,7
S2,6 左侧围总成 …… ……
S2,7
底板总成
CCFD2,7
RPFD2,7
……
PCFD3,15
S3,14
…… ……
后围总成
……
S3,15
地板总成
S3,15
前围总成
CCFD3,15
RPFD3,15
PCFD3,15
S4,35 ……
水箱分总成