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国际金属加工网 2018年09月13日

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整车开发与验证阶段中,对零件单件及装配情况下的测量检测是保证开发质量的重要手段。2015年上海大众产品工程部整车分部在已有测量设备的基础上,引入PolyWorks测量软件,大大提升了测量分析能力和测量效率。

PolyWorks测量软件,除可以实现硬测头接触测量及激光扫描非接触测量的功能之外,两者的交互使用也大大提高了测量的准确性和便利性。

挑战

汽车的发动机舱,由发动机、变速箱等大零件及复杂走向的管路线束构成,可以说是汽车上零件布置最复杂的区域。空调管,作为汽车发动机舱里面的重要零件,其走向及尺寸的准确性直接影响了其与发动机舱其他零件的间距。我们在进行某车型的发动机舱零件认可的时候,其高压空调管在装车时发生了与发动机支撑间距过小及干涉的情况(图1、图2),但问题件经过检具检查,又是合格的(图3)。在这种情况下,找出实车安装状态与设计尺寸不一的原因,对于问题的解决至关重要。假如在没有找到问题根源的情况下,盲目修改零件图纸及模具,一是会造成更改成本,二是更改后也不一定能保证制造出来的新零件符合装车要求。

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解决方案

测量工程师通过经验判定,由于空调管自身尺寸较长、走向复杂,且有一定柔性,所以即使在其可以被放入检具通过的情况下,也可能存在一定的制造误差而满足不了苛刻的装车需求。如果此时使用常规的扫描后进行点云最佳拟合对齐,对出来的定位情况,也与实际安装情况不符。此时需要在使用柔性定位、利用零件装车情况下的定位基准建立坐标系,然后进行扫描测量,找出零件与CAD数据之间的偏差。具体步骤如下:

  1. 对零件进行柔性固定,保证实车安装点及发生问题的部位均能被测量及扫描到(图4);

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图4  对零件进行固定

  1. 进入PolyWorks IMInspect模块,导入CAD数据(图5)。在PolyWorks中选择连接硬测头测量,测取空调管连接空调总成一端的平面、孔、圆柱等特征,并导入CAD数据,将测量的特征赋予与CAD对应的名义值(图6)。同时,测取空调管后端用塑料卡夹固定在车身的一段的圆柱,定义名义值(图7);

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图 5 在PolyWorks IMInspect模块中导入CAD数据

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图6  硬测头测取测量值,并定义名义值

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图7   测取测量值,并定义名义值

  1. 利用测取的特征,构建对齐所需的特征点O、点B、点C、点P,利用最佳拟合法,将特征圆A、点O、点B、点C、点P进行中心点对齐,并分析对齐的误差是否符合要求(图8)。这样测量的坐标系就与CAD零件对齐了(图9)。

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图8  中心点对齐

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图9  坐标对齐完毕

  1. 在PolyWorks软件中切换连接至Scan Works V5,对所需分析的管路进行激光扫描。此时,扫描的数据与硬测头测量的数据在同一坐标系下,与CAD数据是对齐的(图10)。

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图10  对空调管进行激光扫描

  1. 对扫描的数据进行偏差分析,建立彩图,得到问题点处的偏差为4mm以上,与实车安装情况一致,因此分析得出空调管的偏差是造成实车上与发动机支撑间距小的原因(图11)。

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图11  问题点的偏差分析

  1. 综合分析空调管各段,彩图显示即使在头尾两端固定误差不大的情况下,中间段的偏差还有比较大的(图12)。

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图12  空调管整体的彩图及偏差分析

  1. 此时,如何找出问题原因,指导供应商进行改进就非常关键。PolyWoks可以在点云的基础上,拟合出管路各段的圆柱体,然后构造出弯点特征(图13),并对其进行偏差分析(图14)。供应商可利用得出的结果进行加工的优化。

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图13  讲点云拟合构造出圆柱及弯点

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图14  分析各个弯点的偏差

综合考虑,多方法测量结合了接触式测量精度高和激光扫描测量快速、便于后期分析的优点,而PolyWorks软件兼容多种测量设备、具有多方法测量的能力,从而能够快速的应对测量分析过程的中的多种情况。这种快速应变能力,满足了产品设计、试制、试验过程中多种测量需求,缩短了零件及整车认可的周期,大大提升了产品开发能力。

 

(PolyWorks)

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