檢查工具的設(shè)計(jì)步驟.doc 6頁(yè)

小車身沖壓件的一般方法和步驟檢具設(shè)計(jì)作者：上海交通大學(xué)楚軍陳杰 摘要：從汽車結(jié)構(gòu)入手，小車身沖壓件的一般方法和程序檢具設(shè)計(jì)步驟和檢查具體設(shè)計(jì)造型的新思路，提出小檢具設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題的解決方案。關(guān)鍵詞：檢具設(shè)計(jì)、小型沖壓件 1 引言 車身沖壓件、分總成（由沖壓件焊接而成）、車身框架、各種內(nèi)飾件等統(tǒng)稱為車身覆蓋件，其制造質(zhì)量覆蓋零部件對(duì)整車質(zhì)量，尤其是轎車和各類乘用車的焊接生產(chǎn)檢具設(shè)計(jì)，對(duì)整車外觀影響很大，因此對(duì)其質(zhì)量的檢測(cè)成為汽車生產(chǎn)企業(yè)不可或缺的工作。對(duì)于國(guó)內(nèi)重要的小型沖壓件，一般采用專用檢測(cè)治具（簡(jiǎn)稱檢測(cè)治具）作為主要檢測(cè)手段，控制工序間的產(chǎn)品質(zhì)量。美國(guó)、德國(guó)、日本等汽車行業(yè)自動(dòng)化程度高的國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始采用在線檢測(cè)設(shè)備，以高效、快速地應(yīng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。我國(guó)上海大眾汽車制造有限公司于2001年引進(jìn)了兩套在線檢測(cè)設(shè)備，但由于技術(shù)和管理方面的原因，一直沒(méi)有得到有效的使用，而且由于在線檢測(cè)設(shè)備的成本和技術(shù)要求較高，在我國(guó)很難普及。廣泛應(yīng)用于小型車身沖壓件的檢測(cè)。近年來(lái)，隨著轎車、客車行業(yè)的快速發(fā)展，車身面板檢測(cè)工具在國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛。制造操作方便、檢測(cè)精度高的專用檢具已成為眾多汽車制造商亟待解決的問(wèn)題。

2 小型車身沖壓件檢具的組成及特點(diǎn)小型車身沖壓件檢具主要由底板總成、檢驗(yàn)混凝土、截面模板、主副定位銷和夾緊裝置組成（見(jiàn)圖1) ）。檢測(cè)的主要要素是工件的形狀（包括工件的輪廓和曲面的形狀等）和孔、法蘭等特征的位置。 檢具設(shè)計(jì)時(shí)，尺寸基準(zhǔn)一般放在車身坐標(biāo)系中，在X、Y、Z方向每隔100mm畫(huà)一條坐標(biāo)線，用底板上的基準(zhǔn)塊和基準(zhǔn)孔建立檢測(cè)工具的坐標(biāo)系。圖1 檢具主要結(jié)構(gòu)示意圖。對(duì)稱性、剛性差等特點(diǎn)，定位、支撐、夾持難度較大?，F(xiàn)在大部分車身沖壓件的檢測(cè)都是由數(shù)控機(jī)床根據(jù)數(shù)字模型和預(yù)定的加工程序一次性完成的。對(duì)于孔位，具體檢查的材料多為環(huán)氧樹(shù)脂。檢驗(yàn)的具體設(shè)計(jì)完成后，根據(jù)具體檢驗(yàn)確定底板總成的位置和尺寸，在要檢驗(yàn)的關(guān)鍵斷面設(shè)置截面模板。 3 檢具設(shè)計(jì)的一般步驟3.1 工件的具體設(shè)計(jì)造型及檢驗(yàn)應(yīng)先參照零件圖分析工件，初步制定檢具設(shè)計(jì)方案，確定基準(zhǔn)檢測(cè)工具的表面、凹凸情況，檢測(cè)截面、定位面等。簡(jiǎn)單畫(huà)出其二維示意圖。在檢具設(shè)計(jì)中，檢具的具體設(shè)計(jì)造型是關(guān)鍵，直接影響檢具能否準(zhǔn)確檢測(cè)出工件的質(zhì)量。由于車身覆蓋物主要以自由曲面為特征，因此“逆向物體”是目前通用的建模方法。

逆向搜索是一種利用激光掃描儀在已有工件或?qū)嵨镌偷幕A(chǔ)上采集數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理、三維重建等過(guò)程構(gòu)建具有特定形狀和結(jié)構(gòu)的原型模型的方法。我們使用激光掃描儀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工件表面進(jìn)行掃描，主要基于點(diǎn)云采集工件表面的特征信息，將點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為車身坐標(biāo)，用surfacer軟件對(duì)點(diǎn)信息進(jìn)行處理，得到特征工件表面的曲線。 ，從而生成最終的自由曲面模型；同時(shí)，生成的原型模型可以通過(guò)點(diǎn)云到地表的最大和最小距離來(lái)檢測(cè)。需要注意的是，此時(shí)得到的模型是沒(méi)有厚度的片材模型。需要根據(jù)掃描儀掃描的表面來(lái)區(qū)分模型是工件的內(nèi)表面還是外表面，這對(duì)于檢查具體設(shè)計(jì)尤為重要。為實(shí)現(xiàn)檢具對(duì)工件自由曲面的檢測(cè)，檢測(cè)的比表面與工件內(nèi)表面一般保持2～3mm左右的恒定間隙。檢驗(yàn)時(shí)，可通過(guò)檢具輪廓的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和專用量具來(lái)測(cè)量工件表面的偏差。檢測(cè)工件外輪廓主要有兩種方法。設(shè)計(jì)相應(yīng)檢具時(shí)：檢具面沿工件外輪廓切線向外延伸約20mm；沿工件外輪廓法線方向向下延伸約20mm。在一般的CAD軟件（如UG）中，將工件表面向內(nèi)偏移2-3mm的距離（如果生成的工件模型是外表面，在做偏移的時(shí)候加上工件的厚度），然后把表面沿其輪廓的切線或法線方向延伸20mm，得到檢測(cè)專用檢測(cè)面，再拉伸到參考平面一定距離，得到檢測(cè)專用模型。

由于體蓋的復(fù)雜性，在生成檢測(cè)面時(shí)大多需要結(jié)合以上兩種方法。但是，對(duì)于一些特殊的配置文件，這仍然很難實(shí)現(xiàn)。圖 2 顯示了復(fù)雜配置文件的處理示意圖。圖中，內(nèi)機(jī)支架工件面在1、2處有明顯的自相交和干涉。為了保證工件的主要輪廓能被檢測(cè)到，犧牲了對(duì)有垂直高差的角點(diǎn)的檢測(cè)，并生成如圖所示的檢測(cè)。砼面，最后沿工件輪廓檢查砼面，并以3mm的間隔雙劃線，以利于工件輪廓的檢查。當(dāng)然，在檢具（尤其是檢具）的設(shè)計(jì)中會(huì)遇到很多類似的問(wèn)題，需要處理檢具原理的滲透理解和經(jīng)驗(yàn)。圖2 復(fù)雜型材加工3.2 截面模板設(shè)計(jì)與建模 工件關(guān)鍵面的檢測(cè)一般通過(guò)截面模板實(shí)現(xiàn)。當(dāng)模板跨度超過(guò)300mm時(shí)，為保證垂直方向的檢測(cè)精度，通常設(shè)計(jì)為插入式。特定面檢測(cè)檢測(cè)工件內(nèi)表面，截面模板跨越工件外表面檢測(cè)關(guān)鍵斷面外表面。一般工作面距工件外表面2～3mm。建模方法與檢測(cè)工具 表面相似。型材模板的板體材料一般為鋼或鋁，工作面部分可用鋁或樹(shù)脂制成。形狀復(fù)雜的截面模板在旋轉(zhuǎn)或插入時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾，在實(shí)際設(shè)計(jì)中可以進(jìn)行分段，如圖3所示。

如果設(shè)置為插件截面模板，會(huì)干擾工件的定位銷；如果設(shè)置為單回轉(zhuǎn)式，由于工件本身的多次折疊，會(huì)干擾檢查體或工件，所以設(shè)計(jì)成兩個(gè)獨(dú)立的件。旋轉(zhuǎn)截面模板可以滿足綜合檢測(cè)的要求。圖3 截面模板的分割3.3 工件的定位與裝夾 正確、合理的工件定位是準(zhǔn)確測(cè)量的基礎(chǔ)。體蓋在檢具上的定位方法主要是通過(guò)定位孔與卡盤(pán)夾緊定位或用永磁體夾緊配合來(lái)完成。隨著檢具在車身制造中的廣泛應(yīng)用，杠桿式活動(dòng)卡盤(pán)和永磁體系列產(chǎn)品可供選擇，活動(dòng)卡盤(pán)還配備不同類型和尺寸的支架或支架。大部分的車身覆蓋件都有主、副定位孔。主定位銷一般為圓柱銷（圓孔）或菱形銷（腰孔），以限制X、Y方向的自由度；輔助定位銷為錐形銷?；蛄庑稳?，限制Z、X、Y、Z四個(gè)方向的自由度。設(shè)計(jì)檢具時(shí)，在檢具本體上定位孔的位置打孔（以定位銷為準(zhǔn)）襯套），并給出定位孔的本體坐標(biāo)。同時(shí)，在工件剛性好、分布合理的位置設(shè)置定位墊片和活動(dòng)卡盤(pán)，保證工件定位牢固。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少夾持點(diǎn)的數(shù)量，以保證活動(dòng)卡盤(pán)在工作時(shí)不與其他部件發(fā)生干涉檢具設(shè)計(jì)，并考慮到方便，最后給出定位墊片上表面中心的本體坐標(biāo)。工人的操作。對(duì)于只有一個(gè)定位孔的工件，由于主定位孔只能限制兩個(gè)自由度，定位墊片還起到限制工件自由度的作用，防止工件繞主定位銷轉(zhuǎn)動(dòng)（見(jiàn)圖4))。

圖4 通過(guò)定位卡盤(pán)來(lái)限制工件的自由度3.4 底板組件的設(shè)計(jì)在檢測(cè)體上表面沿參考平面方向拉伸一定距離，使最低點(diǎn)大于150mm的厚度，以保證檢查體有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)盡量使檢查體底面，即底板總成的上表面（基面） ，在身體坐標(biāo)系的整數(shù)位置。檢測(cè)專用底板總成一般由底板、槽鋼（必要時(shí)中間加工橫梁）、定位塊和萬(wàn)向輪組成。 3.5 孔的檢查 車身沖壓件中許多重要的孔和法蘭都需要單獨(dú)檢查。在檢具的設(shè)計(jì)中，通常在檢具的上表面增加一個(gè)厚度為1mm左右的凸臺(tái)。凸臺(tái)中心與工件孔中心在同一軸線上，直徑比孔徑大5mm，凸臺(tái)上采用雙劃法。檢查（見(jiàn)圖5)。當(dāng)被測(cè)孔的精度比較高時(shí)，用塞規(guī)和襯套定位孔的方法進(jìn)行檢測(cè)。圖5孔的檢測(cè)方法4結(jié)論在大體蓋，由于該類檢具形狀復(fù)雜、體積龐大、生產(chǎn)成本高、被檢對(duì)象靈活性差、難以快速獲取大量準(zhǔn)確信息，已逐漸被先進(jìn)的檢測(cè)工具所取代。自動(dòng)檢測(cè)方法（如在線檢測(cè)系統(tǒng)）。但是，對(duì)于大批量生產(chǎn)的小型沖壓件的檢測(cè)，我國(guó)汽車制造商仍然主要依靠這種檢測(cè)工具。參考文獻(xiàn)1朱正德。汽車檢測(cè)工具的原理和應(yīng)用覆蓋件. 工具技術(shù), 2000(1) 2 任雪艷. 汽車車身面板表面質(zhì)量控制. 汽車技術(shù)與材料, 2001(2) 3 楊華, 曹立波. F的應(yīng)用汽車車身面板設(shè)計(jì)中的特征建模。乘用車技術(shù)與研究，2002(4) 4 周寶成。綜合檢測(cè)工具的設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用。汽車電器（完）