代替常规检查工具的虚拟成型仿真分析方法研究
本文以汽车白车身钣金零件为研究对象。零件由3D扫描设备扫描并由软件处理，以形成虚拟点云仿真模型。将结果导入数字模型，比较零件的原始数字仿真模型，并分析仿真成型。输出最终检验报告以替代常规检验工具。它不仅可以降低检测工具的制造成本和周期，而且可以识别不易检测的数据点，为快速重新检测提供了可行的方法和途径。
1.非接触检测应用程序。常规汽车包括四个部分：白车身，底盘，电子设备和发动机。白车身是车身结构部件和覆盖部件的焊接组件，是涂装前的车身。与铸造和锻造加工后的零件相比，金属冲压零件的边缘尺寸更难控制。在冲压过程中，应在此基础上尽可能提高整体合格率。当尺寸合格率达到85％以上时，可以达到整体合格率。将工作匹配到焊接中。在焊接过程中，多个零件的“匹配”过程中存在间隙，干扰和其他问题。但是，此时一些高强度钢板的关键部件已经达到或接近极限-质量，成本和周期之间的平衡。此时，一些冲压零件需要进行调整以达到公差，但组装焊接的结果超过95％。这个总体过程是“质量孵化”，最终的尺寸调整是“尺寸孵化”工作。该阶段包括两部分：“ PCF-Part CoordinateFixture”白车身子组件匹配检查夹具和UCF-UnitCoordinate Fixture内部和外部装饰功能“ Matching夹具”，本文的重点来自PCF-Part CoordinateFixture [1 ]。该尺寸育种工作由专业部门负责，该部门不仅负责白车身PCF的工艺尺寸育种，而且还负责最终装配体内部和外部的尺寸育种工作。 （例如仪表板，照明灯，门内面板等）-UCF这是因为内部和外部部件也都安装在白色主体上，这是一个连续的过程。PCF对UCF具有决定性的影响。
常规尺寸育种工作是借助检查工具进行的。本文提到的“非接触式测量”可以有效地帮助提高选育过程中问题的分析效率，这比常规的检查工具更加直观。2.非接触式检查与常规检查工具检查不同。零件的检查过程很简单，可以理解为测量零件实际尺寸与零件设计数据之间的差距。随着现代研发和设计技术的提高，行业产品开发采用“ 3D仿真模型” 3D设计检具设计，然后将其转换为2D图纸。本文讨论的链接基于产品图纸，首先根据工艺要求设计“ GDT-GeomertryDimension＆Tolerance图纸”，准备测量点设计文档，然后根据GDT图纸同时准备“ Product Tender Document”，最后使用“产品招标文件》中的生产检验工具，标准化的检验方法和检验产品质量。在质量育种和尺寸育种过程中，零件的实际尺寸由检查工具测量。这要求“ GDT”工程图必须首先确定参考点，然后设计检查点，并观察这些检查点与已开发的设计图之间的差异。并在表格检查数据表中记录差异，“合格率=达到合格尺寸的检查点/检查点总数”。显然，在此过程中需要完成五个任务：“设计GDT图纸，准备“招标文件”，招标和制造检查工具，手动测试以及输入数据表。”使用非接触式光学扫描检测，输出为虚拟点云零件的状态。与检查工具形成的数据表相比，表面的实际形状更直观地反映出来，并且自动生成检查数据表。两者的结合可以直观显示零件的状态，以方便问题分析。
在此过程中，需要完成三个必要的任务：“设计GDT图纸，手动检查和输入数据表”，以及按需工作的“定制零件检查支架”（考虑某些大型金属零件的可能性）薄板部件由于重力变形，有必要检测支架）。3.非接触式检查与常规检查工具检查相比的优缺点3.1工艺流程比较产品生产流程图如图1和表1所示。在零件生产工艺的质量孵化阶段，常规检验工具的检验零件的合格率需要有四个图纸和三个文件，并且在过程中也是逐步的关系。尽管它可以在实际操作中适当地提高，但完成的顺序不会改变[2]。相反，如果使用非接触式光学扫描检查，则仅需要两个图纸和两个文件。其中，“招标文件”不需要随附检具设计图，也不需要针对每种检查工具分别设计检查方法和检查方法。要求使用非接触式光学扫描来检测任何部分，并且操作相同。缺点是可以制造多个检查工具，并且可以同时检查多个零件，这要求操作员的素质较低。非接触式光学扫描检测可以重复使用，对操作人员的要求更高。
3.2比较检查时间。如前一篇文章所示，检查工具必须首先具有图纸，并且不可避免地必须有一个处理过程。制造过程非常苛刻，制造过程非常精确；使用过程中要小心，即使移动和温度变化也会导致变形（检查工具的最终调试必须在25度的恒温环境中放置3-6个小时，并使用桌面或龙门架的三个坐标来确认一个一）。这是一个周期长，精度要求高的过程。相反，如果使用非接触式光学扫描检查，则无需制造量规，并且消除了这种复杂的过程。但是，非接触式扫描的原理是通过扫描创建与零件大小相同的仿真模型，然后建立虚拟坐标系，然后输入设计模型，最后将仿真模型与原始产品模型进行比较，从而得到图4。结果是红色是最大差异，蓝色是最小差异，检测时间相对较长（20分钟至70分钟）。尽管单个项目的检查时间较长，但会降低项目质量和开发周期。3. 3检验质量比较如上文3.1和3.2所述，通过非接触扫描建立的模拟3D模型比零件的近测量点数据表更直观地显示零件的质量状态。表，从根本上改变了零部件质量状态的判断计划，从检查点更改为检查点云轮廓，如图2所示。这是常规的检查工具，即使可以裸露地看到缺陷眼睛，仍然需要一一检查。检测点①，无法检测内部R角②。一汽集团的纯电动汽车和C级SUV都采用了这种测试方法。第一个白车身的全尺寸合格率分别达到69％和72％，功能尺寸合格率分别达到86.7和84.2％。对于使用常规检查工具进行测试的模型，第一个白车身的全尺寸通过率约为65％，功能尺寸不超过80％。综上所述，采用非接触扫描的虚拟仿真模型可以发现更多的质量问题，更有利于质量的培养。
3.4检验费用的比较。使用常规检查工具进行检查。每个零件都需要一套检查工具。以白车身钣金零件检查工具为例。据估计，带有新平台的整车检查工具约为2400万个（例如，红旗EV项目的检查工具约为2210万个，其中包括346个冲压件和109个供应级组件，约2570万个）。 HS7项目）和一套先进的便携式非接触式光学扫描检测设备仅需要450,000，并且可以重复使用。检查人员也可以大大减少，从而减少了采购和人工成本。但是缺点也很明显。由于单个设备的成本高于单个零件检查工具的成本，因此无法购买多个单元，即，一个设备一次检测一个零件，因此不适合同时进行大规模和集中式检查。4.与非接触检测设备相比，主流的非接触扫描设备包括“白光扫描，蓝光扫描和激光扫描”。随着科学技术的发展，白光扫描由于其精度低，安装和成形困难而逐渐被淘汰。 。如表2所示，当前主流使用“蓝光扫描和激光扫描”。蓝光扫描采用照相方法形成模拟模型。由于它是在多张照片后以不连续的方式合成的，因此有必要喷涂显影剂并附加定位点，以使其与周围环境区分开，并确保每张照片的选定部分的连续性。这不可避免地受到两个关键因素的影响：“操作员的拼图技巧和光结合表面的越级问题”。而且，其相对精度较低，扫描结果的精度为1mm单位水平，主要用于汽车工业中冲压模的调整和优化。激光扫描是一种动态扫描，可以自动识别，并且可以根据扫描结果立即生成点云仿真模型。其精度也达到0.078 mm，相当于检查工具0.1 mm的精度。同时，如表3所示，不同激光扫描设备的扫描结果略有偏差。自2004年以来，本文中使用的设备已更新了9代。此类设备的精度也不断提高。基金会。
总而言之，在过去的20年中检具设计，随着激光扫描设备的不断优化和升级，其准确性已提高到与检查工具相当的水平：消除了检查工具的周围环境的影响环境（振动，温度，湿度，光线等），消除了对蓝光扫描进行点定位和显影剂定位的需要，并消除了使用单激光扫描的传统光学扫描的“跨越式”问题，从而保持了激光的连续性点云模型。这三项技术升级和优势使非接触式扫描取代量规检查成为可能。与传统设备相比，该研究所使用的激光扫描仪具有更高的精度和效率，并且适合于快速发现和分析生产过程中的问题。5.非接触检测模拟分析过程。一汽集团的EV和HS7项目已尝试使用非接触式光学扫描设备。本文使用的“ CRAW-FORD”激光扫描仪与三维空间数据设备匹配，以减少人为误差的影响，精度为0.078，白色物体的精度为0.1 ，设备符合要求。本文以白车身部分为研究对象，进行了仿真分析。以HS7模型进行车顶预选育为例，通过零件状态和装配状态的比较分析，确定了装配零件公差超标的原因，并冲压零件的实施和纠正。
