关于CUBING使用

标准车身 CUBING 使用过程中的误区张庆庚(沈阳华晨汽车工程研究院 110044)关键词： 标准车身 CUBING 匹配 摘要： 本文通过对 CUBING 的介绍与分析，阐明 CUBING 在整车开发、量产过程中的作用，并着重介绍 CUBING 在作为检验检具，在检验整车零部件过程中的一些错误方法，阐述了如何正确使用标准车身来进 行零部件尺寸及公差判定。什么是 CUBING ？Cubing 翻译成确切术语可以叫功能主模型( FUNTIONAL MASTER MODEL )叫 做标准车身，又叫做车身组合检具，或内外饰主检具，是德国宝马专利技术。其本质 是检具，可以理解为高级检具。一般在产品研发到整车数据冻结阶段后，根据车身的 数模，按1: 1比例制作的一个标准化的车身模型，一般用航空用铸铝制作，这种标 准化的车身模型就叫做 Cubing 。由于完全按照设计数据制造，并且采用精密的数控 机床进行加工，整个 Cubing 的相对于设计数模可以说是零偏差。是三维数模的真实 再现，主要用于外覆盖件和内外饰件的匹配和评价。CUBING 有哪些作用？具体而言， Cubing 作用主要有以下几个方面：1. 直观的对汽车内外饰的设计进行评审，评价整体尺寸及效果。零件在cubing上的匹配结果，是校正原设计缺陷和不足进行设计数据模型更改、校正零部件制造偏 差超差问题进行制造过程控制方法的重要依据。这是目前一种先进的设计和质量控制理念，仅在少数中高档车型开发过程中应用。使用它，可以大大缩短产品开发周期， 保证产品质量，向零部件的零公差靠近。2. 设计开发过程中及量产过程中，进行有效的车身与零部件问题校验。在试生 产期间，以往的做法是白车身跟塑料件打架。双方都指责对方做错了，往往主机厂负 责白车身，话语权大一点，明明是塑料件做对了，也要改，而这一改，涉及到相邻关 系的零部件都要改。而零部件供应商也奇怪，明明是按数模做的，为什么还是错的？ 当然，还有相反的情况，明明是零部件厂商做错了，拿检具一检查，对的，好的！为 什么？零部件检具都是按零部件做的，不对的情况只能说明生产一致性不好。第三种 情况，大家做得都挺好，都是对的，都满足了要求，可是放到一起就是不行，不好， 不协调，解决起来，还是牵一发动全身，本来大家做得都挺好的，改来改去，可能把 大家都改坏了。那么，如何在量产车型与三维数模之间期待很好的一致性关系，有了Cubing 这个东西，真正将数字样车和量产车型以及各零件联系在了一起。使用Cubing 就能把这些扯皮的事情全部消灭了。你不是说你做得好吗？好，我这有一个跟数模一模一样 的东西，你放在上面试试，如果是好的，OK ！如果不好，你去改。并且，大家放在一起还能看出来整体效果是什么样的，即使需要改进，改进的方向也比较直观。而相互之间有关联的供应商们，问题和矛盾也摆在了桌面上，把以往的政治性问题就这么 技术性地解决了，岂不是好事一桩？3. CUBING好处还在于是一个高度模块化的检具，可以自由设计检查项，所有模块和零部件可以互换。比如说前端，保险杠、前大灯、格栅、翼子板和前发动机罩， 在模块和实物零部件之间可以任意互换，这是任何一种检具都无法做到的。而单纯使 用三坐标，根本也是难以完成的任务，特别是那种直观的效果。由自由设计检查项延 伸开来，就是 CUBING 理论上可以任意切割，这就决定了它的成本可视预算而定。 预算多的时候可以做个完整的，象真车一样，就象是一个全铝车身；预算少的时候， 也可以只做前端和后端，内模型暂时不做，并且没有匹配关系的地方可以挖空，节省 铝就是节省材料，同时也节省加工时间，从而节省成本。在使用CUBING作零部件尺寸偏差分析时的误区？Cub ing在作为设计评审，车身及零部件尺寸校核过程中有巨大的作用，但很多设 计工程师、工艺工程师、质量工程师在使用Cub ing进行设计评审或尺寸校核过程中都没有正确的进行判断和分析，导致判断偏差，进而出现决策失误。在使用CUBING作分析时，主要存在的误区是：根据匹配的直观结果直接进行判定车身及零部件的合 格性，这就出现了判断错误。那么这种错误是怎样发生的，我们现在就来谈一谈。我们知道，任何零部件在制造过程中都有偏差，所以，任何的零部件都有公差要 求，否则无法制造，特别是车身，同样会有偏差的波动。而两个零部件配合时，其公 差应是两个零部件制造公差的叠加（线性叠加或均方根叠加），包括尺寸公差及位置公差的叠加。比如零件A （零部件）装在零件B （车身）上，如下图，装配后的H值应为50 2 （线性叠加法）或 50 1.44。而如果B是CUBING，则匹配后的公差值就发生 变化了，由于 CUBING采用精密的数控机床进行加工，制造偏差可以忽略不计，所以公差 可以认定为零公差，整个匹配后的公差值为50 1,也就是说，零件 A在CUBING上装配时，最后尺寸只能在 50 1范围之内，偏差不能超过土 1，而不能说零件 A在CUBING上 匹配时，最后的效果只要在 50 2的范围内，零件 A就是合格的。B 30 14kA 20 1亠tab. H 现在我们在实际进行CUBING 匹配的过程中，零部件与车身配合出现问题时，一般就将零部件拿到CUBING上进行匹配来进行判定。一般的判定情况有两种：第一种：是将实体零部件在CUBING 上的对应的间隙与面差与数模上零部件与车身之间的间隙或面差相比较，如果匹配后的间隙与面差与数模基本一致，则即认定零 部件是合格的。第二种：是将实体零部件在CUBING上对应的间隙与面差与质量特性中定义的间隙与面差进行比较，如果匹配后的整体偏差在质量特性要求的公差范围之内，就认定 零部件是合格的。以上两种情况都是不对的。第一种，掩盖了设计缺陷；第二种，放大了零部件的 允差。对于第一种情况，在进行CUBING匹配时，限制了车身的偏差和零部件的偏差， 即不允许车身和零部件有偏差，而实际上车身和零部件不可能没有偏差，那么会出现 即使在单件匹配的时候没有问题，等到批量的时候，车身及零部件的尺寸偏差的正常 波动的影响的一定会突显出来，导致零部件与车身的配合超差。这一类问题的出现一 般都是结构设计的问题，即结构设计没有考虑车身及零部件的公差。对于第二种情况，实际上是在进行CUBING 匹配时，不允许车身偏差，将两者的配合公差全部分配给零部件，将零部件的允许偏差扩大了，“吃”掉了车身的允许偏差。从而造成误判断，将本不合格的零部件判定为合格。如何正确使用 CUBING作零部件匹配分析？那么，如何利用 CUBING对零部件进行正确判定？正确的方式应该是这样，即零 部件与 CUBING 的实际匹配的允许偏差值，应是零部件与车身配合的公差减去车身 的公差值。即要去将车身的相关公差去除，这样来评价零部件的合格性才是正确的。拿上面的例子作分析， 零件A在CUBING上作尺寸匹配分析时， 其最后匹配尺寸 在50 1时，零部件的相关尺寸才是合格的，而如果在50 2的范围内，则零部件就超差了。举个一个实际的例子，大灯与翼子板的配合，设计的质量特性要求两者的缝隙为(3 2)mm，而翼子板在车身上的位置公差是土0.5mm，形面公差是土 0.2mm ,则如果拿大灯至UCUBING上进行匹配，匹配后的缝隙值只有在(3 0.3)mm时(按线性累积计算)，才表明大灯的相关位置偏差及相关形面偏差是合格的。CUBING的使用过程中另一个要注意的地方是不应所有零部件都只和CUBING进行匹配来进行分析，也要合与实际车身匹配的结果进行分析。因为一方面车身制造必然有一定的偏差；另一方面整车的结构比较复杂，而CUBING是一个标准化的部件，不能完全模拟整个车身在实际生产中的状态，只用CUBING匹配进行分析，可能不能完全分析出车身偏差对零部件在车身上的状态的影响。所以零部件的匹配，在进行完CUBING的匹配后，一定要做实际车身的匹配，然后结合CUBING匹配及实际车身匹配的结果，综合进行分析。作者简介张庆庚 男出生于1975年9月25日1999年毕业于沈阳工业大学机制专业 学士学位，现在沈阳华晨汽车工程研究院综合 工艺处处长，主要研究汽车的整车装配工艺、工艺标准化、工艺仿真。通讯地址：中国沈阳经济技术开发区八号路 12号，邮编110141. 电子邮箱：qinggeng.zhangbrilliance-Page 3 of 3 -