1 某车型前门外板轮廓及型面尺寸偏差问题
1.1 某车型前门外板尺寸分析
某车型右前门外板轮廓和平度整改前三坐标尺寸如图1（a）所示，A-A为B柱区域的剖面，H-H为A柱区域的剖面，标识①是右前门外板A柱区域的平度测量值（与右翼子板匹配平度直接相关）；标识②是右前门A柱区域的轮廓测量值（与翼子板匹配间隙直接相关）；标识③是B柱区域平度测量值（与右后门匹配平度直接相关）；标识④是右前门外板B柱区域的轮廓测量值（与右后门匹配间隙直接相关）；标识⑤是右前门外板水切区域的Z向测量值（与水切装饰条匹配间隙直接相关）。
图1 整改前三坐标尺寸
（a）右前门外板轮廓和平度尺寸 （b）右前门外板门槛处孔位尺寸
项目对门外板涉及匹配区域有严苛的要求，公差要求±0.5 mm，相同侧轮廓段差不得超过0.5 mm，平度段差不得超过0.6 mm。从图1可知，此门外板A柱区域上方平度为0.89 mm，已超差，且和下方段差达到0.9 mm，不满足质量要求；其上方轮廓为0.27 mm，下方轮廓为0.02 mm，都在公差内，段差为0.25 mm，满足质量要求。B柱区域上方平度为0.87 mm，已超差，和下方平度-0.01 mm的段差达到0.88 mm，不满足质量要求；其上方轮廓为-0.99 mm，已超差，和下方平度-0.37 mm段差达到△0.62 mm，不满足质量要求。门槛区域轮廓靠近B柱位置为-1.39 mm，已超差，和靠近A柱位置-0.05 mm段差达到1.34 mm，不满足质量要求。水切区域轮廓靠近B柱位置为-0.68 mm，已超差，且和靠近A柱位置0.45 mm段差达到1.13 mm，不满足质量要求。如图1（b）所示，门槛侧靠近B柱侧孔2的Z向为0.92 mm，已超差，A柱侧孔1的Z向为-0.16 mm，2个孔的Z向段差达到1.08 mm，不满足质量要求。
1.2 尺寸偏差问题分析
由图1可知，除A柱区域轮廓合格外，其他三侧轮廓、A柱和B柱上方平度以及部分孔位都超差。如果按照尺寸报告直接整改零件不合格区域，会导致模具更改工作量过大、整改周期长、生产成本高以及一次整改合格率低的风险，需要从其他方面考虑，找到更优的整改方案。
初步思路如下：如果将零件以图1（b）中孔1为轴沿着箭头即车身Y向进行旋转，将孔2的Z向调整为0，可以减少B柱、水切以及门槛侧的段差，同时孔2的Z向偏差也会减小，但是A柱侧的段差会增加。如果误差都累积到A柱侧，那么仅进行A柱侧的轮廓更改则能将整个零件的轮廓都优化合格，决定从零件测量支架结构、测量建系方式等方面逐一进行分析和排查，以验证优化思路的可行性。
1.2.1 零件RPS布置
一般测量报告是以整车坐标系为基础，整车前轴的中心作为所有零件的坐标系原点，如图2所示，同时基于零件的主RPS为基准进行建系测量，即工件系或精建系。
图2 整车坐标系
此前门外板主RPS位置采用3-2-1原则进行布置，其中3个主Y（限制零件在车身Y向的平移和绕车身X轴、Z轴的旋转自由度），2个主X（限制零件在车身X向的平移和绕车身Y轴的旋转自由度），1个主Z（限制零件在车身Z向的平移自由度），如图3所示。
图3 前门外板主RPS布置
1.2.2 测量支架结构
改进前测量支架结构如图4、图5所示，RPS 001 Hz位置是1个柱销，对应的零件位置是1个翻孔。其他RPS位置都是支撑球或支撑点。把零件固定到测量支架上，首先要将零件RPS 001的翻孔对准对应的柱销插好，用手将零件型面扶好与其他支撑位置尽量贴合，然后再依次夹紧RPS 002、RPS 003、RPS 004、RPS 005、RPS 006以及其他辅助RPS。
图4 改进前测量支架结构
图5 方框内特征处放大
将零件固定到测量支架的过程中，虽然每次A柱侧的轮廓一致，但是孔2及其他三侧的轮廓测量值会有一定的波动。经分析得知，在其他RPS夹紧之前，由于重力原因，零件会围绕RPS 001 Hz的柱销发生旋转（见图5（b）），即RPS 003 Fx的支撑与零件产生了间隙，当RPS 003 Fx的夹子夹紧后，间隙变为0，但是零件法兰边的RPS点受到较大的力，导致法兰产生弹性变形，即零件发生的旋转并不能完全恢复。这产生了2个影响：①因为压合后的门总成RPS 003 Fx位置的零件法兰没有弹性变形，导致以RPS为基准的单件测量报告与总成测量报告发生偏差；②RPS 003 Fx位置的零件法兰无法保证每次弹性变形一致，导致以RPS为基准的单件报告发生波动。
改进后测量支架结构如图6所示，为了解决零件固定的稳定性和测量的准确性，在门槛靠近B柱的翻孔位置增加1个辅助固定的Z向柱销，此柱销还可以帮助进行单件的尺寸问题分析。
图6 改进后测量支架结构
1.2.3 零件尺寸问题分析过程
将零件固定到改进的测量支架上，首先将零件RPS 001的翻孔和辅助销位置的翻孔对准相应的柱销插好，用手将零件型面扶好与其他支撑位置贴合，这时观察RPS 002 Fx与RPS 003 Fx的位置，发现RPS 003 Fx的支撑与零件有约0.6 mm间隙，RPS 002 Fx的支撑与零件没有间隙。此时，依次夹紧RPS 002、RPS 004、RPS 005、RPS 006以及其他辅助RPS（RPS 003有间隙，不夹紧），以测量支架3个基准球为基准进行零件的测量。
零件固定到支架后的轮廓和平度尺寸如图7所示，与图1对比可知，A柱区域平度基本没有变化，还是超差，其上方轮廓RPS 002 Fx最小为-0.01 mm，与下方轮廓RPS 003 Fx最大为0.59 mm，段差0.6 mm，不满足质量要求。B柱区域上方平度为0.15 mm，和下方平度-0.01 mm的段差0.16 mm，满足质量要求；其上方轮廓-0.39 mm和下方轮廓-0.76 mm的段差为0.37 mm，局部轮廓超差，段差合格。门槛区域轮廓靠近B柱位置为-0.27 mm，和靠近A柱位置-0.03 mm的段差为0.24 mm，满足质量要求。水切区域轮廓靠近B柱位置为0.49 mm，和靠近A柱位置0.02 mm的段差为0.47mm，满足质量要求。图8与图1（b）对比可知，孔1的Z向基本没有变化，X向由合格的-0.13 mm变为超差的-0.76 mm，孔1的Z向由超差的0.92 mm变为合格的-0.23 mm，X向由合格的-0.18 mm变为超差的-0.72 mm。
图7 零件固定到支架后的轮廓和平度尺寸
在RPS 003 Fx未夹紧的情况下，目前超差的是A柱区域轮廓和段差（尤其是2个主RPS X之间段差）、B柱的局部轮廓、孔的X向及A柱上方的平度。
如果将零件在测量支架上向左移动0.6 mm，如图9和图10所示，即A柱侧轮廓和在现有测量数值的基础上减去0.6 mm、B柱侧轮廓和孔的X向在现有测量数值加上0.6 mm，那么B柱侧轮廓和孔的X向即可合格，误差全部累计到A柱侧的轮廓。
图9 门槛处孔位尺寸
图10 零件向左移动0.6 mm后的孔位值
图9 零件向左移动0.6 mm后的轮廓值
与图7同状态的零件进行扫描验证，并在GOM软件中模拟零件向左移动0.6 mm的效果，如图11所示，B柱轮廓都在公差之内，且段差最大为0.31 mm，满足质量要求。
图11 向左移动0.6 mm后扫描拟合
在图10、图11的测量状态下，只需要解决A柱侧的轮廓偏差及A柱上端的型面偏差，其中要保证RPS 002 Fx与RPS 003 Fx尺寸归零，零件尺寸即可合格。
2 模具整改方案制定
基于上述问题分析的最终结论，开始模具整改方案的制定。涉及轮廓和型面的更改，需要从冲压工艺和回弹补偿策略2个方面考虑。
2.1 冲压工艺
该前门外板采用1模2件生产，共5道工序，工序排布如图12所示，B柱区域的轮廓成形在OP50完成，其余三侧的轮廓成形在OP60完成。
图12 前门外板工序排布
2.2 回弹补偿策略
回弹补偿采用全工序补偿，如图13所示，各工序型面补偿量相同。
图13 前门外板回弹补偿策略
2.3 整改方案确定
（1）A柱区域轮廓超差：根据冲压工艺排布分析，在OP50和OP60进行轮廓的烧焊加工。
（2）A柱区域上方的型面超差：根据冲压工艺排布和回弹补偿策略分析，有2种整改方案：①全工序按照型面超差值1∶1补偿进行降铣加工（型面重新加工，由于没有加工余量，需要将加工程序整体降低后进行加工）或烧焊加工；②在OP50和OP60按照型面超差值再增加0.3 mm补偿进行降铣加工。根据经验判断，方案①优化结果更准确，但是周期长、费用高；方案②优化结果可能一次达不到理想目标，但是周期短且费用低，最终决定按照方案②执行。
2.4 整改结果验证
前门外板整改后的工件系测量结果如图14、图15所示，轮廓公差和段差、型面的公差和段差以及孔位都合格，满足质量要求，实现了整改目标。
图14 整改后轮廓和平度尺寸
图15 整改后门槛处孔位尺寸
▍原文作者：石亚鹏，汪建余，沈明浩，郭景亮，王刚，马全武
▍作者单位：一汽-大众汽车有限公司
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