汽車檢具設(shè)計(jì)制造幾大原則分析與概述

一個(gè)好的汽車檢具必須滿足以下基本要求：

1） 保證汽車零部件質(zhì)量的有效判斷 保證汽車零部件質(zhì)量是否合格的關(guān)鍵，首先是根據(jù)產(chǎn)品圖紙正確選擇定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件，以及必要時(shí)根據(jù)積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行定位 合理與否，使其具有恒定準(zhǔn)確的定位基準(zhǔn)，以保證最大的重復(fù)性和線性度，并注意檢具中其他機(jī)構(gòu)對(duì)檢測(cè)功能的影響，并注意檢查工具應(yīng)具有足夠的剛性。對(duì)于可重復(fù)使用的檢具，應(yīng)注意相關(guān)部件的強(qiáng)度和耐磨性，以保證檢具的使用壽命。

2） 檢查工具應(yīng)滿足生產(chǎn)力要求。專用檢查工具的復(fù)雜性應(yīng)與生產(chǎn)程序相適應(yīng)。盡量采用各種快速高效的夾緊機(jī)構(gòu)，以保證操作方便，縮短輔助時(shí)間汽車檢具，提高生產(chǎn)效率。

3）具有良好工藝性能的專用檢具結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢查和維修。專用檢具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)通過調(diào)整或修理保證最終精度時(shí)，檢具應(yīng)配備便于調(diào)整和修理的結(jié)構(gòu)。

4）性能好的專用檢測(cè)工具的操作要簡(jiǎn)單（包括產(chǎn)品的取放和檢測(cè)，夾具的操作和搬運(yùn)）、省力、安全、可靠。在客觀條件允許和經(jīng)濟(jì)適用的情況下，應(yīng)盡量采用氣動(dòng)、液壓等機(jī)械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5)要適當(dāng)提高檢具部件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，選用標(biāo)準(zhǔn)化部件，特別是商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)部件，縮短檢具制造周期，降低檢具成本。

標(biāo)準(zhǔn)件選用原則：

在檢具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，為了節(jié)省建模時(shí)間，縮短后期制造周期，需要選擇合理的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)件的使用不僅要滿足檢具的功能要求，而且要更簡(jiǎn)單、更輕便。滿足以下要求

1. 在檢具設(shè)計(jì)中，盡可能使用OEMs推廣的標(biāo)準(zhǔn)件。一般來說，和大眾一樣，一般主機(jī)廠都有指定的標(biāo)準(zhǔn)件。這是驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)條件之一。

2.檢具設(shè)計(jì) 在這個(gè)過程中，我們會(huì)繼續(xù)使用盡可能多的模塊，但更提倡提出新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和想法，例如針規(guī)嵌件、L形襟翼支柱、復(fù)制機(jī)制、滑塊機(jī)制和彈性。測(cè)試等

3. 內(nèi)外飾件均采用標(biāo)準(zhǔn)鑄鋁底板：車身零件根據(jù)客戶要求或零件要求采用鋼焊接底板（需二次回火）

4. 如果客戶沒有指定標(biāo)準(zhǔn)件，可以按通行標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，適當(dāng)簡(jiǎn)化零件結(jié)構(gòu)，提高加工效率

檢具設(shè)計(jì)時(shí)，除了四個(gè)基本要求外，還要考慮能夠滿足產(chǎn)品和過程質(zhì)量的分析功能。例如：產(chǎn)品配合面、密封面、配合面、對(duì)中面、孔/槽等檢具功能應(yīng)符合產(chǎn)品質(zhì)量要求。

檢具生產(chǎn)的原則方向：原則上是根據(jù)零件的特性生產(chǎn)，盡量采用凸檢，如圖，生產(chǎn)時(shí)要考慮的要點(diǎn)：

檢測(cè)零件時(shí)容易確定精度方向；考慮到成品內(nèi)外飾的變形情況，方便取件，無干涉；盡量使用加載位置，可以組合起來更好地適應(yīng)被測(cè)件、量具使用等相對(duì)加載位置偏差，必須以90為增量作為相位差偏差；各配套件的檢具生產(chǎn)方向盡量一致，便于問題分析

檢具設(shè)計(jì)概念確認(rèn)

通常，重要零件的檢具計(jì)劃需要得到 OEM 的批準(zhǔn)。在開始設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該舉行一次設(shè)計(jì)概念的初步會(huì)議。主要參加人員：供應(yīng)商檢具工程師、檢具設(shè)計(jì)及制造商代表。

設(shè)計(jì)概念應(yīng)包括詳細(xì)的檢查工具草圖和書面說明，以便能夠遵循檢具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)概念不必像完成的設(shè)計(jì)那樣詳細(xì)，但應(yīng)包括以下信息。

1） 被測(cè)件與檢具底座的位置關(guān)系最好使用加載裝置。但是，其他位置可能更適合使用被測(cè)件檢測(cè)工具（即第一次使用位置），如果相對(duì)于加載位置太高，則應(yīng)以90度的增量偏轉(zhuǎn)。

2） 定位基準(zhǔn)平面圖應(yīng)與幾何和公差圖紙一致，可使用附帶的基準(zhǔn)墊

3）支持被測(cè)部件的量具和設(shè)備

4）檢查零件和設(shè)備以測(cè)試以下功能

5）關(guān)鍵產(chǎn)品特性 (KPC) 產(chǎn)品質(zhì)量特性 (PQC) 過程監(jiān)控點(diǎn) (PMP)

6） 所用材料應(yīng)根據(jù)檢測(cè)工具的用途和環(huán)境而定，以確保零件在當(dāng)前生產(chǎn)的有效期內(nèi)的功能性、重復(fù)性和線性度。如果適用，匹配或相鄰部分的輪廓形狀或線條特征

7） 設(shè)計(jì)理念應(yīng)考慮操作者的人體工程學(xué)、被測(cè)部件的裝拆方便、三坐標(biāo)檢測(cè)和SPC數(shù)據(jù)采集的可行性，當(dāng)檢測(cè)工具用于全球車輛時(shí)投影，考慮操作者的習(xí)慣（使用地區(qū)語(yǔ)言）

8） 基準(zhǔn)選擇：

盡量選擇零件的重心方向作為主要基準(zhǔn)面，以利于零件的穩(wěn)定放置

使用3個(gè)或更多點(diǎn)作為主基準(zhǔn)面，在基準(zhǔn)總數(shù)盡可能少的前提下，保證零件的穩(wěn)定性

所有主基準(zhǔn)必須具有相同的特征

選擇第二個(gè)和第三個(gè)基準(zhǔn)平面的順序

孔定位選擇四向銷，槽口定位選擇二向銷。槽的方向必須平行于第二個(gè)基準(zhǔn)平面

選擇2個(gè)雙向銷作為槽定位，且2個(gè)平行槽必須平行于第二個(gè)基準(zhǔn)平面，另外1個(gè)點(diǎn)必須在第三個(gè)基準(zhǔn)平面上

選擇 4 向銷作為孔定位，并在輪廓或周邊上再選擇 1 個(gè)點(diǎn)

在第二個(gè)基準(zhǔn)平面上選擇 2 個(gè)點(diǎn)，在第三個(gè)基準(zhǔn)平面上選擇 1 個(gè)點(diǎn)

六點(diǎn)定位原理

在進(jìn)行檢測(cè)作業(yè)時(shí)，首先要確定工件在檢測(cè)工具中的位置。并且在測(cè)量和檢驗(yàn)過程中，一直保持在原來的位置，按照?qǐng)D紙要求得到工件位置的過程稱為定位。在檢測(cè)過程中將工件保持在一定位置的過程稱為裝夾。

為了獲得工件在檢具中所需的確定位置，需要研究物體在空間中的位置是如何確定的。尚未定位的工件的位置是不確定的。這種位置的不確定性，稱為自由度。

如圖，將未定位的工件置于空間直角坐標(biāo)系中，用X、Y、Z三個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸來描述工件位置的不確定性，長(zhǎng)方體可以沿X、Y、和 Z 軸。有不同的位置，還可以繞XYZ軸自由旋轉(zhuǎn)，共有六個(gè)自由度。

工件的正確定位首先要限制工件的自由度。當(dāng)消除這六個(gè)自由度時(shí)，物體在空間中的位置就完全確定了，所以自由度也是決??定物體在空間中位置的獨(dú)立參數(shù)。

如圖，如果在XOY平面上放置一塊板B來支撐物體A，那么物體A在這個(gè)平面上只能沿OX軸和OY軸移動(dòng)，繞OZ軸旋轉(zhuǎn)，而不能移動(dòng)并沿 OZ 軸旋轉(zhuǎn)。OX軸和Oy軸旋轉(zhuǎn)，否則物體A會(huì)離開板B。這說明支撐板B消除了物體A的三個(gè)自由度。如果兩個(gè)擋塊1和2放在物體的xoz平面上物體A，物體A不能沿OY軸移動(dòng)，也不能繞OZ軸旋轉(zhuǎn)。消除了兩個(gè)自由度。

最后，只要在物體A的ZOY平面上設(shè)置擋塊3，消除物體沿OX軸的運(yùn)動(dòng)自由度，就確定了物體A的空間位置。

由幾何可知，3個(gè)點(diǎn)可以確定一個(gè)平面，可以用3個(gè)定位支撐點(diǎn)4、5、6代替圖中的支撐板B，擋塊1、2、3也用作定位支撐點(diǎn)，所以即一個(gè)定位支撐點(diǎn)平均消去一個(gè)自由度，所以物體的空間位置需要按圖紙排列的六個(gè)支撐點(diǎn)來消去物體運(yùn)動(dòng)的六個(gè)自由度。這樣，六個(gè)支撐點(diǎn)被適當(dāng)分布以限制六個(gè)工件。自由原理叫做六點(diǎn)定位原理

從圖中可以看出，XOY平面上有3個(gè)支撐點(diǎn)，XOZ平面上有2個(gè)支撐點(diǎn)，ZOY平面上有1個(gè)支撐點(diǎn)。

上面有三個(gè)支撐點(diǎn)的平面稱為安裝基面。支撐點(diǎn)的分布必須適當(dāng)汽車檢具，否則六個(gè)支撐點(diǎn)不能限制工件的六個(gè)自由度。在這個(gè)面上，三個(gè)支撐點(diǎn)不能支撐在一條直線上。攻絲工件的重心必須落在這三個(gè)支撐點(diǎn)為頂點(diǎn)所形成的三角形內(nèi)。三個(gè)定位支撐點(diǎn)之間的距離越大，安裝基面越大，工件安裝的穩(wěn)定性和相對(duì)位置精度。因此，應(yīng)選擇工件輪廓尺寸最大的表面與安裝基面接觸。

帶有兩個(gè)定位支撐點(diǎn)的平面稱為導(dǎo)向基面。兩個(gè)支撐點(diǎn)的連接線應(yīng)平行于安裝基面，兩點(diǎn)間的距離越長(zhǎng)，安裝精度越好。因此，應(yīng)選擇工件尺寸最長(zhǎng)的表面與導(dǎo)軌基面接觸。有定位支撐點(diǎn)的平面稱為定距基面。顯然，安裝定位支撐點(diǎn)不需要很大的面積和長(zhǎng)度，所以工件通常選擇較小的表面與固定基面接觸。

二、工件在檢具中的定位方法

如上所述，在檢測(cè)操作中，根據(jù)圖紙的要求獲得工件在檢測(cè)工具中確定的位置的過程稱為定位。要獲得工件在檢具中的確定位置，必須遵循物體定位的六點(diǎn)定位原則。

產(chǎn)品定位中的約束分析

檢具設(shè)計(jì)在初始階段，首先要分析產(chǎn)品圖紙的定位系統(tǒng)。定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性不僅影響產(chǎn)品的生產(chǎn)和裝配，而且在后期使用檢具時(shí)可能會(huì)影響零件的測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定。

六點(diǎn)定位原理可用于分析判斷檢具中的定位結(jié)構(gòu)是否正確，布局是否合理，是否滿足約束條件。

根據(jù)工件自由度的約束，工件的定位可分為以下幾種

1） 完整定位 完整定位是指工件的六個(gè)自由度不受重復(fù)約束的定位。工件在X、Y、Z坐標(biāo)方向時(shí)，對(duì)尺寸或位置精度有要求。

2） 工件不完全定位限制自由度數(shù)小于6

3） 定位不足

4） 超定位定位元件在同一自由度內(nèi)反復(fù)限制產(chǎn)品方向的定位狀態(tài)稱為超定位。是否允許使用這種定位狀態(tài)主要從其后果來判斷。當(dāng)過度定位導(dǎo)致產(chǎn)品變形或產(chǎn)品與定位元件干涉時(shí)，明顯影響產(chǎn)品的貼裝狀態(tài)，不能使用過度定位。

消除或減少過度定位引起的干擾，一般有兩種方法；一是改變定位元件的結(jié)構(gòu)，如減少定位

量具中典型的 3-2-1 定位原理

汽車工業(yè)是各個(gè)工業(yè)化發(fā)達(dá)國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)之一。汽車面板作為汽車結(jié)構(gòu)的重要部件之一，是影響車身質(zhì)量的主要原因。據(jù)美國(guó)汽車工業(yè)統(tǒng)計(jì)，車身誤差的72%來自于焊接夾具的定位誤差。

車身主要由許多沖壓件組裝而成。薄壁零件占白車身總成的 70% 以上。由于薄壁板剛性差，容易變形，在檢驗(yàn)過程中通常采用多點(diǎn)定位夾具。緊固，確保焊接位置各部分的配合。由于薄壁的柔韌性較大，在加工負(fù)荷下容易變形。一個(gè)更好的定位系統(tǒng)對(duì)零件的穩(wěn)定性有很大的影響。

對(duì)于定位面1-3的定位，盡量保證定位塊與支座平面垂直。當(dāng)不能保證定位塊與鈑金平面垂直時(shí)，允許鈑金定位塊呈小角度。理論上，3個(gè)定位面可以定位一個(gè)面。鈑金件使用3個(gè)定位面時(shí)，鈑金件可能無法順利放置。因此，有時(shí)會(huì)增加輔助定位面，以保證鈑金件的平穩(wěn)放置。當(dāng)350MM內(nèi)沒有夾緊裝置時(shí)，產(chǎn)品放置時(shí)會(huì)晃動(dòng)，所以需要加裝夾緊裝置來放置產(chǎn)品，防止產(chǎn)品晃動(dòng)，或者理論定位面之間有間隙，檢測(cè)時(shí)測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。. 總結(jié)以上兩點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中，大型鈑金件和復(fù)雜塑料件的定位面多于3個(gè)，但有4個(gè)以上。這種情況是過度定位，但這是允許的。

3-2-1定位原則是限制產(chǎn)品在空間六自由度的最基本條件。根據(jù)零件的特點(diǎn)，在汽車檢具中允許超出3-2-1原則的過度定位，以保證零件的定位?？煽啃?。

3-2-1原理的典型定位方法如下

3-2-1定位原理的含義是三個(gè)定位面，兩個(gè)定位孔，定位孔的中心連成一條線。這種定位原理是常用的。

3-2-1 定位原理： 3-2-1 定位原理是限制產(chǎn)品在空間六自由度的最基本條件。根據(jù)零件的特性，檢具上允許超出3-2-1原則的過度定位。為保證另一箱的定位可靠性，三個(gè)定位面控制產(chǎn)品最大投影面的方向，兩個(gè)圓心控制產(chǎn)品的垂直方向和旋轉(zhuǎn)，四位定位銷（孔)控制乘積的左右方向，依次為3。-2-1. 基準(zhǔn)A首先約束三個(gè)自由度，然后添加基準(zhǔn)B以約束2個(gè)自由度，然后添加基準(zhǔn)C以約束一個(gè)自由度。

產(chǎn)品在檢具中的定位

在裝配過程中，確定待安裝零件與零部件相互位置的過程稱為定位。通常的做法是根據(jù)產(chǎn)品圖紙分析確定定位基準(zhǔn)，然后根據(jù)相應(yīng)的生產(chǎn)要求考慮其定位方法。

劃線定位是原始的定位方式，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，精度低。它僅用于單件生產(chǎn)和精度要求不高的情況。在檢具組裝過程中，常采用定位元件進(jìn)行定位，既快速又準(zhǔn)確。定位元件 是用來限制產(chǎn)品在檢具上的位置的裝置，如定位塊、定位銷、型材面等，它們必須根據(jù)定位原理、產(chǎn)品定位基準(zhǔn)準(zhǔn)確地排列在檢具上和工藝要求，然后將每個(gè)安裝的零件按一定的順序放置在定位元件的指定位置（相互接觸）完成定位。

1） 定位基準(zhǔn)的選擇 確定位置和尺寸的依據(jù)稱為基準(zhǔn)，可以是點(diǎn)、線或面。按用途可分為設(shè)計(jì)參考和工藝參考。過程參考又分為定位參考、裝配參考和測(cè)量參考。根據(jù)定位原理，定位基準(zhǔn)分為主定位基準(zhǔn)、輔助定位基準(zhǔn)、輔助定位基準(zhǔn)等基準(zhǔn)。在檢具上定位時(shí)，產(chǎn)品的定位基準(zhǔn)必須與檢具上的定位元件接觸或重合。正確選擇產(chǎn)品的定位基準(zhǔn)，可以獲得準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠的定位，

基準(zhǔn)的重要性

三坐標(biāo)測(cè)量的零件尺寸報(bào)告結(jié)果OK，但檢具檢測(cè)結(jié)果為NG，或檢具檢測(cè)的零件狀態(tài)正常，但該零件的三坐標(biāo)檢測(cè)結(jié)果為NG -尺寸測(cè)量為NG，這種情況下，無法判斷零件是否合格。針對(duì)此類問題，我們將整理出以下步驟；

首先，在測(cè)量零件時(shí)需要檢查三坐標(biāo)選擇的測(cè)量基準(zhǔn)與檢具選擇的定位基準(zhǔn)是否完全一致。大多數(shù)情況下，通過分析這一點(diǎn)，問題基本可以解決。

其次，如果基準(zhǔn)一致，就要檢查檢具的檢測(cè)尺寸是否符合圖紙要求

第三，如果以上都符合要求，則需要重新測(cè)量零件以考察零件測(cè)量的重復(fù)性。如果結(jié)果與第一個(gè)沒有顯著差異，則說明檢具有問題，檢具可能已失效。精度發(fā)生了變化。

在選擇和設(shè)計(jì)定位元件時(shí)，定位元件的選擇和設(shè)計(jì)應(yīng)考慮與產(chǎn)品定位基準(zhǔn)的條件相適應(yīng)。產(chǎn)品的形狀多種多樣，但其基本結(jié)構(gòu)由平面、圓柱面、圓錐面和各種形狀組成。可以選擇這些表面作為定位基準(zhǔn)。因此，您可以根據(jù)不同形狀的定位基準(zhǔn)選擇或設(shè)計(jì)相應(yīng)的定位元件。