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理想丰满,现实骨感?这怎么行,不许有差距!


Nailed it or Not ?


看见了网上的美食美图眼馋?找来食谱自己做出来才过瘾!然而……

“理想丰满,现实骨感”这种事可不只发生在美食界噢!

图纸画好了,就决定照着这个样子造车啦~ 要不要画得这么酷!

然而……

工程师呢?出来!我保证不打死你!


如果在汽车工程师眼里这也算得上是“搞定”,恐怕再不会有人买车了。那么厂家是如何避免制造上的误差呢?带着疑问我们特地跑到南京,那里有福特汽车在亚太地区唯一的一个白车身匹配实验室以及一帮自带强迫症模式的工程师们,看看他们所定义的“Nailed it”究竟是什么?


白车身(Body in White)



人肉像素想必大家都很熟悉。这种看似难度很高的艺术表达形式,其实只要保证两点无误,效果一下就会出来。一个是颜色、一个是位置。个体的颜色没有误差,再站对了位置,这才有了人肉像素的整体效果。这和车身制造有着类似的道理。

白车身是由几百片成形工艺不同的钣金片焊接形成汽车的骨架。车身是一辆汽车上最大的零件,它几乎是整个汽车上唯一必须由主机厂来完成制造的部件。如此庞大的一个整体,零部件众多,一个零件的制造精度可能会影响毗邻零件的装配定位。制造误差和装配误差层层积累,到最后纵然不可能像Nailed it里那样离谱,但是造出来的汽车车身缝隙不均匀,间距太大,高低不平也是很难为情的。

不仅如此,车身零件的配合还影响到视觉之外的其它感受,如噪声、振动、密闭性等等这些潜在影响到驾乘体验的因素都与车身的制造、装配息息相关。车身制造的品质,可是不容小觑。所以福特研发中心里也有一个专门研究白车身匹配尺寸精度的PCF(Part Coordination Fixture)实验室。

在车辆研发阶段,工程设计人员设计出汽车各个部件的图纸,由供应商制造相应的模具以及每个零件的样品,收到这些来自不同供应商的钣金件样品后,工程师会在PCF实验室里进行精确测量,并且用这些钣金件拼搭出一个完整的白车身。接下来,就要对这个大家伙好好研究一番。

精度,是在白车身上的一个关键词。因此除了对每一个钣金件进行测量,还要再对整个车身进行测量。

针对不同的要求,工程师会将测量得出的尺寸误差等数据标记在车身零件的对应位置上。如图中下方的孔,上面被标注了xyz方向上的三个位置度误差。将这些误差进行分析,将模具修改意见交给供应商进行修改。经过这样的千锤百炼,才能得出精准无误的车身。

那么问题来了,你知道一辆车车身的最大误差不能超过多少么?在福特,车身的误差不能超过1.5毫米。通常一辆车有4米长,误差却是毫厘之间。

这么精细的测量,肯定不是工程师拿着卷尺趴在车上量出来的。对于零部件及整车的测量,有哪些秘密武器么?



三坐标测量仪



宝石除了作为昂贵的装饰品和偶尔承载一下人们对于爱情的承诺之外还有什么更高端的玩法么?有。

红宝石因其硬度高、表面摩擦系数小被广泛应用在工业中。其中之一就是在整车上运用的三坐标测量仪。

测量仪平台上,两个红宝石探针能触及的地方,万物皆有坐标。红宝石探针在白车身表面上触碰、测量,每次停留都输出一个xyz三个方向上的坐标。电脑中逐渐生成出一个白车身表面“点云”。这些点云和车身的设计图纸进行比对,就得到了误差值,工程师再对车身零件的尺寸进行分析和修改。

三坐标可以测量单点的位置,在福特的PCF实验室里多被用于拼装好的白车身、总成及分总成的测量,可以对拼装结果进行评估。还有另一件秘密武器,不但可用于总成的测量,还可用于零件的扫描分析:

3D扫描技术


好莱坞的digital human计划,运用在影视、动画上的人体3D扫描技术通过环绕式的设备对运动中的人体进行实时扫描,准确捕捉人体动作。类似的技术也运用在汽车零件和整车的测量上。

图为福特PCF实验室中高精度的3D蓝光扫描仪

对于体积较小的零部件而言,造一个环绕式的设备就显得不聪明了。汽车零件的3D扫描设备利用零件下面的托盘实现360°旋转扫描。

3D扫描后,单一零件或装配件的三维模型就生成了,再用它去对比CAD原始设计图纸。在图中,不同的颜色表示实际车身与原始设计之间的误差大小,一目了然,工程师以此找出车身上任意一个部件的误差来源,要求供应商对模具进行修改。对于整个车身,也使用这个设备对于车身的每个部位进行扫描,得到一个完整的车身结构,可以看到车身上相邻部件之间的关系,构成的平面是否平顺。

有了这个利器,工程师们的东西坏了可是不屑于去外面找人修的。有一位工程师告诉我们,他曾经用这台3D扫描仪扫描了自己折断的眼镜腿,并用3D打印机打印出来,重新装了上去,又和新的一样。

是不是科技感十足!

福特每一款车型的开发过程中,在PCF实验室里要进行数轮白车身预搭,以此确保每一个钣金件尺寸精度满足要求,这对于正式投产后的生产效率也有着至关重要的意义。以福特的热门车型锐界为例,每72秒一台福特锐界下线,但如果某一个钣金件尺寸存在问题,导致整个自动焊接线在某个时候停线,被迫立即进行改善,测试,确认再生产,从而直接延迟了产品出厂和客户提车的时间。

通过三坐标也好,3D蓝光扫描也好,都是能够精准地告诉我们误差在哪里,有多大,但如何进行改进,才是车身钣金零件匹配的关键。所有的钣金件的加工依靠模具,但是模具的修改可没有那么容易,而把不同供应商、不同成型工艺的钣金统一协调在一起进行修改那更是难上加难。工程师通过对产品白车身结构以及零件之间搭接关系的研究分析,会评估出不同零件甚至同一零件不同部位的潜在尺寸偏差对于整个车身精度偏差的贡献量,从而定义不同的零件精度问题等级,从全局角度提出各种针对性的修改建议并进行跟踪管理,以实现从零件到总成,再到车身系统且受控地质量提升。同时,工程师们对于标准和要求进行严格地把控,他们说,在实验室“大概”、“也许”、“可能”、“差不多”是完全不能接受的字眼。


结论!


整车毫米级误差的品质育成,是经过了高科技辅助的层层设计和检验流程,加上一群要求完美的疑似处女座工程师才得以实现。想草草搞定?Nailed it!




福特中国(微信号:Ford_Go_Further)有更多好玩的内容哦


一辆车车身的最大误差不能超过1.5毫米,合理加减法是汽车工程师的听觉优化方案,除了造车以外,他们还有另类兼职——“金鼻子”,汽车与“人”沟通技巧背后是什么?戳【阅读原文】进入 车·基因研究所 了解更多吧


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