標準車身CUBING使用過程中的誤區

什麼是CUBING？

Cubing翻譯成確切術語可以叫功能主模型（FUNTIONAL MASTER MODEL）叫做標準車身，又叫做車身組合檢具，或內外飾主檢具，是德國寶馬專利技術。其本質是檢具，可以理解為高級檢具。一般在產品研發到整車數據凍結階段後，根據車身的數模，按1∶1比例製作的一個標準化的車身模型，一般用航空用鑄鋁製作，這種標準化的車身模型就叫做Cubing。由於完全按照設計數據製造，並且採用精密的數控機床進行加工，整個Cubing的相對於設計數模可以說是零偏差。是三維數模的真實再現，主要用於外覆蓋件和內外飾件的匹配和評價。

CUBING有哪些作用？

具體而言，Cubing作用主要有以下幾個方面：

1. 直觀的對汽車內外飾的設計進行評審，評價整體尺寸及效果。零件在cubing

2. 設計開發過程中及量產過程中，進行有效的車身與零部件問題校驗。在試生產期間，以往的做法是白車身跟內外飾件打架。雙方都指責對方做錯了，往往主機廠負責白車身，話語權大一點，明明是內外飾件做對了，也要改，而這一改，涉及到相鄰關係的零部件都要改。而零部件供應商也奇怪，明明是按數模做的，為什麼還是錯的？當然，還有相反的情況，明明是零部件廠商做錯了，拿檢具一檢查，對的，好的！為什麼？零部件檢具都是按零部件做的，不對的情況只能說明生產一致性不好。第三種情況，大家做得都挺好，都是對的，都滿足了要求，可是放到一起就是不行，不好，不協調，解決起來，還是牽一髮動全身，本來大家做得都挺好的，改來改去，可能把大家都改壞了。

那麼，如何在量產車型與三維數模之間期待很好的一致性關係，有了Cubing這個東西，真正將數字樣車和量產車型以及各零件聯繫在了一起。使用Cubing就能把這些扯皮的事情全部消滅了。你不是說你做得好嗎？好，我這有一個跟數模一模一樣的東西，你放在上面試試，如果是好的，OK！如果不好，你去改。並且，大家放在一起還能看出來整體效果是什麼樣的，即使需要改進，改進的方向也比較直觀。而相互之間有關聯的供應商們，問題和矛盾也擺在了桌面上，把以往的政治性問題就這麼技術性地解決了，豈不是好事一樁？

3. CUBING好處還在於是一個高度模塊化的檢具，可以自由設計檢查項，所有模塊和零部件可以互換。比如說前端，保險杠、前大燈、格柵、翼子板和前發動機罩，在模塊和實物零部件之間可以任意互換，這是任何一種檢具都無法做到的。而單純使用三坐標，根本也是難以完成的任務，特別是那種直觀的效果。由自由設計檢查項延伸開來，就是CUBING理論上可以任意切割，這就決定了它的成本可視預算而定。預算多的時候可以做個完整的，像真車一樣，就像是一個全鋁車身；預算少的時候，也可以只做前端和後端，內模型暫時不做，並且沒有匹配關係的地方可以挖空，節省鋁就是節省材料，同時也節省加工時間，從而節省成本。

在使用CUBING作零部件尺寸偏差分析時的誤區？

Cubing在作為設計評審，車身及零部件尺寸校核過程中有巨大的作用，但很多設計工程師、工藝工程師、質量工程師在使用Cubing進行設計評審或尺寸校核過程中都沒有正確的進行判斷和分析，導致判斷偏差，進而出現決策失誤。在使用CUBING作分析時，主要存在的誤區是：根據匹配的直觀結果直接進行判定車身及零部件的合格性，這就出現了判斷錯誤。那麼這種錯誤是怎樣發生的，我們現在就來談一談。

我們知道，任何零部件在製造過程中都有偏差，所以，任何的零部件都有公差要求，否則無法製造，特別是車身，同樣會有偏差的波動。而兩個零部件配合時，其公差應是兩個零部件製造公差的疊加（線性疊加或均方根疊加），包括尺寸公差及位置公差的疊加。比如零件A（零部件）裝在零件B（車身）上，如下圖，裝配後的H值應為50±2（線性疊加法，如果按均方根法為50±1.44）。而如果B是CUBING，則匹配後的公差值就發生變化了，由於CUBING採用精密的數控機床進行加工，製造偏差可以忽略不計，所以公差可以認定為零公差，整個匹配後的公差值為50±1，也就是說，零件A在CUBING上裝配時，最後尺寸只能在50±1範圍之內，偏差不能超過±1，而不能說零件A在CUBING上匹配時，最後的效果只要在50±2的範圍內，零件A就是合格的。

對於偏差非對稱分布的也是如此，裝配後的H值應為50(1,-1.5)（按線性疊加法）。而如果B是CUBING，所以公差可以認定為零公差，整個匹配後的公差值的合格標準為50(1,-0.5)，也就是說，零件A在CUBING上裝配時，最後尺寸只能在50(1,-0.5)範圍之內，而不能說零件A在CUBING上匹配時，最後的效果只要在50(1,-1.5)的範圍內，零件A就是合格的。

還有一種情況，在進行CUBING匹配時，零部件在CUBING上匹配，按去除車身偏差後的公差要求是合格的；在車身上進行匹配時，車身也滿足設計精度要求（經濟精度或滿足工藝正常可以實現精度要求），而在車身的匹配結果是不合格的。對於這種情況，說明車身和零部件的製造都是合格的，但產品設計一定出現了問題，在進行尺寸鏈核算時，累積誤差的計算方法和結果出現了問題，與實際不符合。這種情況下，可能會進行產品結構的變更和調整。

現在我們在實際進行CUBING匹配的過程中，零部件與車身配合出現問題時，一般就將零部件拿到CUBING上進行匹配來進行判定。一般的判定情況有兩種：

第一種：是將實體零部件在CUBING上的對應的間隙與面差與數模上零部件與車身之間的間隙或面差相比較，如果匹配後的間隙與面差與數模基本一致，則即認定零部件是合格的。

第二種：是將實體零部件在CUBING上對應的間隙與面差與質量特性中定義的間隙與面差進行比較，如果匹配後的整體偏差在質量特性要求的公差範圍之內，就認定零部件是合格的。

以上兩種情況都是不對的。第一種，沒有考慮偏差的方向；第二種，放大了零部件的允差。

對於第一種情況，如果車身和零部件的偏差都是雙向的，這種判定是沒有問題的。而如果車身和零部件的偏差是單向的，則這種判定則是有問題的。可能真正合格標準的範圍不包括公稱尺寸。

對於第二種情況，實際上是在進行CUBING匹配時，不允許車身偏差，將兩者的配合公差全部分配給零部件，將零部件的允許偏差擴大了，「吃」掉了車身的允許偏差。從而造成誤判斷，將本不合格的零部件判定為合格。

如何正確使用CUBING作零部件匹配分析？

那麼，如何利用CUBING對零部件進行正確判定？正確的方式或者說零部件合格標準應該是這樣，即零部件與CUBING的實際匹配的允許偏差值，應是零部件與車身配合的公差減去車身的公差值。即要去將車身的相關公差去除，這樣來評價零部件的合格性才是正確的。

拿上面的例子作分析，零件A在CUBING上作尺寸匹配分析時，其最後匹配尺寸在50±1時，零部件的相關尺寸才是合格的，而如果在50±2的範圍內，則零部件就超差了。

舉個一個實際的例子，大燈與翼子板的配合，設計的質量特性要求兩者的縫隙為(3±2)mm，而翼子板在車身上的位置公差是±0.5mm，形面公差是±0.2mm，則如果拿大燈到CUBING上進行匹配，匹配後的縫隙值只有在(3±0.3)mm時（前提是假定車身大燈安裝孔的偏差為±1，並按線性累積計算），才表明大燈本身的相關位置偏差及相關形面偏差是合格的。

CUBING的使用過程中，另一個要注意的地方是不應所有零部件都只和CUBING進行匹配來進行分析，也要與實際車身匹配的結果進行分析，並以實際車身匹配的結果作為評判依據。因為一方面車身製造必然有一定的偏差；另一方面整車的結構比較複雜，而CUBING是一個標準化的部件，不能完全模擬整個車身在實際生產中的狀態，只用CUBING匹配進行分析，可能不能完全分析出車身偏差對零部件在車身上的狀態的影響。所以零部件的匹配，在進行完CUBING的匹配後，一定要做實際車身的匹配。由於實際車身的製造是有波動量的，所以一般車身匹配的車身樣本量要足夠。樣本的選擇，一般在車身初始過程能力達到穩定之後，選擇樣本量要100個樣本以上。在進行車身匹配後，再結合CUBING匹配及實際車身匹配的結果，綜合進行分析。這種分析，除了可以發現車身及零部件的質量問題外，還可以最大程度的發現結構的設計問題。