小型車身沖壓零件檢具設(shè)計(jì)的一般方法和步驟

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摘要：從汽車結(jié)構(gòu)開始，結(jié)合實(shí)例，闡述了小型車身沖壓件的一般方法和步驟檢具設(shè)計(jì)以及用于檢查特定設(shè)計(jì)模型的新思路，并針對小型常見問題提供了解決方案建議檢具設(shè)計(jì)。方法。

關(guān)鍵字：檢具設(shè)計(jì)，小型沖壓件

1簡介

車身沖壓零件，子組件（通過焊接沖壓零件制成），車身框架，各種內(nèi)部零件等統(tǒng)稱為車身面板。面板的制造質(zhì)量對于整車的質(zhì)量至關(guān)重要，特別是對于各種類型的汽車而言。乘用車的焊接生產(chǎn)和整車的外觀都有很大的影響，因此對其質(zhì)量進(jìn)行檢查已成為必不可少的工作。適用于汽車制造商。對于中國重要的小型沖壓件，一般使用專用的檢驗(yàn)夾具（簡稱檢驗(yàn)夾具）作為控制工序間產(chǎn)品質(zhì)量的主要檢驗(yàn)手段。美國，德國，日本和汽車工業(yè)中其他高度自動化的國家都已開始采用在線測試設(shè)備，以快速有效地響應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量問題。我國的上海大眾汽車制造有限公司于2001年推出了兩套在線檢測設(shè)備，但由于技術(shù)和管理原因，它們并未得到有效使用。而且，由于在線檢查設(shè)備的高成本和技術(shù)要求，在我國很難普及。它被應(yīng)用于小型車身沖壓件的檢查。近年來，隨著汽車和客車行業(yè)的快速發(fā)展，車身面板檢查工具已在國內(nèi)汽車工業(yè)中廣泛使用。國家經(jīng)貿(mào)委已將檢查工具的生產(chǎn)能力列入了車輛企業(yè)生產(chǎn)狀況評估程序。因此，操作簡便，檢測精度高的專用檢測工具的設(shè)計(jì)與制造已成為許多汽車制造商迫切需要解決的問題。

2車身小型沖壓件檢驗(yàn)工具的組成和特點(diǎn)

車身小沖壓件的檢查工具主要由底板組件，檢查體，型材，主副定位銷和夾緊裝置組成（見圖1)。檢查的元素是工件的形狀（包括輪廓和工件），曲面的形狀等）特征的位置，例如孔，法蘭等。檢具設(shè)計(jì)時，尺寸參考通常放置在車身坐標(biāo)系中，并在X，Y和Z方向上每100mm繪制坐標(biāo)線，并使用底板上的參照塊和基準(zhǔn)孔建立量規(guī)的坐標(biāo)系。

圖1檢驗(yàn)工具主要結(jié)構(gòu)示意圖

大多數(shù)車身沖壓件具有空間彎曲的表面和許多局部特征。它們是非軸對稱的，并且剛性差。因此，定位，支撐和夾緊是困難的。目前，大多數(shù)車身沖壓件都由數(shù)控機(jī)床根據(jù)數(shù)字模型和預(yù)定的加工程序進(jìn)行檢查，以自動完成一次需要加工的所有表面和孔。用于檢查的大多數(shù)材料是環(huán)氧樹脂。檢驗(yàn)設(shè)計(jì)完成后，根據(jù)檢驗(yàn)細(xì)節(jié)確定底板組件的位置和尺寸，并在要檢驗(yàn)的關(guān)鍵部位建立截面模型。

檢具設(shè)計(jì)的3個常規(guī)步驟

3.1特定于工件和檢查的設(shè)計(jì)建模

首先，必須參考零件圖紙分析工件，并應(yīng)初步制定檢具設(shè)計(jì)計(jì)劃，以確定參考表面，檢查工具，檢查部分的不平整度，定位表面等。 ，然后簡單地繪制其二維示意圖。

在檢驗(yàn)工具的設(shè)計(jì)中，檢驗(yàn)的具體設(shè)計(jì)模型是關(guān)鍵，它直接影響檢驗(yàn)工具能否準(zhǔn)確地檢測出工件的質(zhì)量。由于車身面板的特征主要是自由曲面，因此“從對象反向搜索”是當(dāng)前的通用建模方法。反向搜索是一種基于現(xiàn)有工件或原型構(gòu)造具有特定形狀和結(jié)構(gòu)的原型模型，使用激光掃描儀收集數(shù)據(jù)以及通過數(shù)據(jù)處理和三維重建的方法。我們使用激光掃描儀掃描標(biāo)準(zhǔn)工件表面，基于點(diǎn)云收集工件表面特征信息，將點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為車身坐標(biāo)，并使用Surfacer軟件處理該點(diǎn)信息，以獲得工件的特征曲線。工件表面，從而生成最終的自由曲面模型；同時，可以通過從點(diǎn)云到曲面的最大和最小距離來檢測生成的原型模型。應(yīng)當(dāng)注意，此時獲得的模型是沒有厚度的薄片模型。必須根據(jù)掃描儀掃描的表面將模型區(qū)分為工件的內(nèi)表面還是外表面檢具設(shè)計(jì)，這對于檢查特定設(shè)計(jì)尤為重要。

為了通過檢查工具對工件的自由表面進(jìn)行檢查，通常將檢查表面和工件的內(nèi)表面之間的恒定間隙保持在大約2到3 mm的恒定間隙。根據(jù)設(shè)計(jì)的表面數(shù)字模型，數(shù)控加工機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)高精度。要求在實(shí)際檢查過程中，可以通過量具表面和專用測量工具的往復(fù)運(yùn)動來測量工件表面的偏差。有兩種主要方法可檢測工件的外輪廓。在設(shè)計(jì)相應(yīng)的檢查工具時：①檢查表面沿切線方向沿工件的外輪廓向外延伸約20mm； ②沿工件外形的法線方向向下延伸約20mm。在一般的CAD軟件（例如UG）中，將工件表面向內(nèi)偏移2?3mm（如果生成的工件模型是外表面，則在進(jìn)行偏移時應(yīng)添加工件的厚度），然后曲面沿其輪廓的切線或法線方向延伸20mm以獲取檢查主體的檢查表面，然后將參考平面拉伸一定距離以成為檢查主體模型。由于車身罩的復(fù)雜性，在產(chǎn)生檢查表面時通常需要將以上兩種方法結(jié)合起來。但是檢具設(shè)計(jì)，對于某些特殊的配置文件，仍然很難實(shí)現(xiàn)。圖2顯示了復(fù)雜形狀的處理示意圖。在圖中，發(fā)動機(jī)支架的工件表面顯然在兩個地方自相交并且相互干涉。為了確保檢測到工件的主要輪廓，犧牲了具有垂直高度差的拐角處的檢測，以進(jìn)行檢查，如圖所示。對于特定表面，最后以3mm的間隔使檢查表面沿工件輪廓雙線，以方便檢查工件輪廓。當(dāng)然，在檢查工具（特別是檢查設(shè)備）的設(shè)計(jì)中也會遇到很多類似的問題，有必要對檢查工具的原理有透徹的理解和經(jīng)驗(yàn)。

圖2復(fù)雜表面的加工

3.2截面模型的設(shè)計(jì)建模

通常通過橫截面模板實(shí)現(xiàn)對工件關(guān)鍵表面的檢查。檢查工具的截面模板分為兩種：旋轉(zhuǎn)型和插入型。當(dāng)橫截面模板的跨度超過300mm時，為確保在垂直方向上的檢測精度，通常將其設(shè)計(jì)為插件。檢查表面檢查工件的內(nèi)表面，截面模板用于檢查關(guān)鍵截面的外表面。工作表面通常距離工件的外表面2至3毫米。建模方法和檢查工具表面相似。截面模型的板體材料通常為鋼或鋁，工作表面部分可以由鋁或樹脂制成。復(fù)雜形狀的橫截面模板在旋轉(zhuǎn)或插入時會產(chǎn)生干擾。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以分幾個部分對其進(jìn)行處理，如圖3所示。

如果將其設(shè)置為插件部分模板，則會干擾工件的定位銷；如果設(shè)置為單旋轉(zhuǎn)型，由于工件本身的多重折疊，會干擾檢查體或工件，因此設(shè)計(jì)成兩個獨(dú)立的零件。旋轉(zhuǎn)截面模型可以滿足綜合要求測試。

圖3截面模型的截面處理

3.3工件的定位和夾緊

正確正確放置工件是準(zhǔn)確測量的基礎(chǔ)。主體蓋在檢查工具上的定位方法主要是通過定位孔和卡盤的夾緊和定位或與永磁體的夾緊和配合來完成的。隨著檢查工具在車身制造中的廣泛應(yīng)用，杠桿式活動卡盤和永磁體都有一系列產(chǎn)品可供選擇?？梢苿涌ūP還配備有一個或多個不同類型和尺寸的支架。大多數(shù)車身面板都有主定位孔和輔助定位孔。主定位銷通常是圓柱銷（圓孔）或菱形銷（腰孔），以限制X和Y方向上的自由度。輔助定位銷是錐形銷?；蚴褂媒饎偸酉拗芞，X，Y和Z四個方向的自由度。設(shè)計(jì)檢查工具時，請?jiān)跈z查體上定位孔的位置打孔（視插入定位而定）。銷襯套），并給出定位孔的主體坐標(biāo)。同時，將定位墊片和活動卡盤布置在剛性好，工件分布合理的位置，以確保工件的牢固定位。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量減少夾緊點(diǎn)的數(shù)量，以確保活動卡盤在工作時不會與其他零件發(fā)生干擾，并考慮到工人的便利性，將身體的坐標(biāo)定位在上表面的中心墊終于給了。

對于只有一個定位孔的工件，由于主定位孔只能限制兩個自由度，因此定位墊圈還起到限制工件自由度的作用，以防止工件圍繞主定位銷旋轉(zhuǎn)（請參見圖4)。

圖4使用卡盤定位來限制工件的自由度

3.4底板組件的設(shè)計(jì)

將檢查體的上表面沿參考平面方向延伸一定距離，以使最低點(diǎn)的厚度大于150mm，以確保檢查體具有足夠的強(qiáng)度，并嘗試使檢查體的底面檢查主體，即底板組件的上表面（基準(zhǔn)平面），位于主體坐標(biāo)系的整數(shù)位置。檢查體的底板組件通常由底板，槽鋼（必要時在加工過程中），定位塊和萬向輪組成。檢查機(jī)構(gòu)固定好底板后，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇其他零件作為標(biāo)準(zhǔn)型號。

3.5孔檢測

車身沖壓件上的許多重要孔和法蘭需要單獨(dú)測試。在檢查工具的設(shè)計(jì)中，通常將大約1mm厚的凸臺添加到檢查體的上表面。凸臺的中心與工件孔的中心在同一軸線上，并且直徑比孔的直徑大5mm。凸臺檢測采用雙劃線方法（見圖5)。當(dāng)被測孔的精度較高時，使用定位孔通過塞規(guī)和襯套進(jìn)行檢測。

圖5孔檢測方法

4結(jié)論

在大型車身覆蓋部件中，由于形狀復(fù)雜，體積龐大，生產(chǎn)成本高以及檢查對象一、的柔韌性差，因此難以快速獲得大量準(zhǔn)確的信息，并且已通過自動化逐步發(fā)展。檢驗(yàn)方法（例如在線檢驗(yàn)系統(tǒng)）已被替換，但是對于批量生產(chǎn)的小型沖壓件的檢驗(yàn)，我國的汽車制造商仍然主要依靠這種檢驗(yàn)工具。

參考

1朱正德。汽車面板檢查工具的原理和應(yīng)用。工具技術(shù)，2000（1)

2任雪巖。車身面板的表面質(zhì)量控制。汽車技術(shù)與材料，2001（2)

3楊華，曹立波。特征建模在車身面板設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。巴士技術(shù)與研究，2002（4)

4周寶成。設(shè)計(jì)，制造和應(yīng)用綜合檢查工具。汽車電器（完）