汽車檢具設(shè)計步驟

要點：從汽車結(jié)構(gòu)出發(fā)，結(jié)合實例，講解小車身沖壓件檢具設(shè)計的一般方法和步驟，以及檢查具體設(shè)計造型的新思路，小檢具設(shè)計中常見的問題有建議的。解決方案。關(guān)鍵詞：檢具設(shè)計、小型沖壓件、車身沖壓件、分總成（由沖壓件焊接而成）、車身骨架、各種內(nèi)飾件等統(tǒng)稱為車身板件。面板的制造質(zhì)量對整車質(zhì)量很重要 汽車的質(zhì)量，尤其是轎車和各種乘用車的焊接生產(chǎn)和整車的外觀有很大的影響，因此對其質(zhì)量的檢驗成為必不可少的工作。汽車制造商。對于國內(nèi)重要的小型沖壓件，專用檢具（簡稱檢具）一般作為主要的檢驗手段，在工序間控制產(chǎn)品質(zhì)量。美國、德國、日本等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國家都開始采用在線檢測設(shè)備來高效、快速地響應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量問題。我國上海大眾汽車制造有限公司于2001年引進(jìn)了兩套在線檢測設(shè)備，但由于技術(shù)和管理方面的原因一直沒有得到有效使用，而且由于在線檢測設(shè)備成本高、技術(shù)要求高，在我國很難普及。適用于小型車身沖壓件的檢測。近年來，隨著汽車和客車行業(yè)的快速發(fā)展，車身板件檢測工具已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)汽車行業(yè)。國家經(jīng)貿(mào)委已將檢具生產(chǎn)能力列入整車企業(yè)生產(chǎn)狀況考核程序。因此，設(shè)計和制造操作方便、檢測精度高的專用檢測工具已成為眾多汽車制造商亟待解決的問題。

小車身沖壓件檢具的組成和特點（輪廓和曲面形狀等）是根據(jù)孔、法蘭等特征的位置確定的。檢具設(shè)計時，尺寸參考一般放在body坐標(biāo)系中，每100mm畫一次方向，使用底板上的參考塊。建立檢具與基準(zhǔn)孔的坐標(biāo)系。車身沖壓件大多具有空間曲面，局部特征較多，具有非軸對稱、剛性差的特點。因此，定位、支撐和夾緊更加困難?，F(xiàn)在的車身沖壓件，大部分零件的檢驗細(xì)節(jié)都是由數(shù)控機床根據(jù)數(shù)字模型和預(yù)定的加工程序一次性自動完成的。底板組件的位置和尺寸，并在要檢查的關(guān)鍵部分設(shè)置橫截面模型。檢具設(shè)計一般步驟3.1 工件及檢驗專用設(shè)計建模首先參考零件圖對工件進(jìn)行分析，并作初步草圖檢具設(shè)計計劃是確定基準(zhǔn)面，檢查工具的不平整度，檢查橫截面，定位面等，并簡單地繪制其二維示意圖。在設(shè)計中，檢驗的具體設(shè)計造型是關(guān)鍵，直接影響檢測工具能否準(zhǔn)確檢測工件的質(zhì)量。由于車身覆蓋件自由曲面的特點，“反向?qū)さ馈笔悄壳巴ㄓ玫脑煨头椒?。逆向搜索是基于現(xiàn)有的工件或物理原型，利用激光掃描儀獲取數(shù)據(jù)的方法，并通過數(shù)據(jù)處理、三維重建等方式，構(gòu)建出具有特定形狀和結(jié)構(gòu)的原型模型。

我們使用激光掃描儀對標(biāo)準(zhǔn)工件表面進(jìn)行掃描，主要基于點云采集工件的表面特征信息，將點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為車身坐標(biāo)，利用surfacer軟件對點信息進(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，可以通過點云到表面的最大和最小距離檢測生成的原型模型。需要注意的是，此時得到的模型是沒有厚度的片狀模型。需要根據(jù)掃描儀掃描的表面來區(qū)分型號是工件的內(nèi)表面還是外表面。這對于檢查特定設(shè)計尤為重要。為了實現(xiàn)檢測工具對工件自由曲面的檢測，檢測面與工件內(nèi)表面一般保持2-3mm左右的恒定間隙。檢測時，可以用專用量具，通過量規(guī)表面的往復(fù)運動來測量工件表面的偏差。檢測工件外輪廓的方法主要有兩種。設(shè)計相應(yīng)的檢測工具時：檢測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。一般的CAD軟件（如UG），

由于車身覆蓋件的復(fù)雜性，在生成檢測面時通常需要將上述兩種方法結(jié)合起來。但是，對于一些特殊的型材，這仍然難以實現(xiàn)。圖2為復(fù)雜形狀的加工示意圖。圖中發(fā)動機支架的工件表面在1、2兩處明顯自相交和干涉。犧牲高度差來生成如圖所示的檢查。對于特定的表面，最后在被檢測表面沿工件輪廓劃雙劃線，間隔3mm，以方便工件輪廓的檢測。當(dāng)然，在檢具（尤其是檢具）的設(shè)計中會遇到很多類似的問題，需要對檢具的原理有深入的了解和體會。3.2 截面模板的設(shè)計與建模 工件關(guān)鍵面的檢測一般是通過截面模板來實現(xiàn)的。檢具的截面模板分為旋轉(zhuǎn)式和插入式兩種。當(dāng)斷面模板跨度超過300mm時，為保證垂直方向的檢測精度，通常設(shè)計為插入式。檢測面檢測工件的內(nèi)表面，截面模型用于檢測臨界截面的外表面。一般來說，工作面距工件外表面2-3mm。建模方法和檢查工具 表面相似。斷面模型的板體材料一般為鋼或鋁等金屬，工作面部分可由鋁或樹脂制成。復(fù)雜形狀的橫截面模板在旋轉(zhuǎn)或插入時會發(fā)生干涉。在實際設(shè)計中，可以分段加工，如圖所示。

如果設(shè)置為插入式截面模板，會干擾工件的定位銷；如果設(shè)置為單回轉(zhuǎn)式，由于工件本身的多次折疊，會干擾檢測體或工件，故設(shè)計為兩個獨立的回轉(zhuǎn)段。該模型能夠滿足綜合測試的要求。3.3 工件的定位和夾緊 工件正確、合理的定位是準(zhǔn)確測量的基礎(chǔ)。車身蓋在檢具上的定位方法主要通過定位孔與卡盤的夾持定位或與永磁體的夾持配合來完成。隨著檢測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均有系列產(chǎn)品可供選擇?；顒涌ūP還配有不同類型和尺寸的支架或支架。大多數(shù)車身面板都有主定位孔和輔助定位孔。主要定位銷一般為圓柱銷（圓孔）或菱形銷（腰孔），以限制X.兩個方向的自由度；輔助定位銷為錐形銷或菱形塞，用于限制ZXYZ四個方向的自由度。設(shè)計檢測工具時汽車檢具，在檢測體上定位孔的位置打孔（以定位銷襯套為準(zhǔn)），并給出定位孔的體坐標(biāo)。同時，在工件剛性好、分布合理的位置設(shè)置定位墊片和活動卡盤汽車檢具，保證工件定位牢固。設(shè)計時應(yīng)盡量減少夾持點的數(shù)量，以保證活動卡盤在工作時不干擾其他零件。并考慮到工人的方便，最終給出了定位墊上表面中心的車身坐標(biāo)。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，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旋轉(zhuǎn)（見圖3. 4 底板組件的設(shè)計將檢測體上表面沿基準(zhǔn)面方向拉伸一定距離，使最低點大于150mm的厚度，保證檢測體有足夠的強度。上表面（基面）位于車身坐標(biāo)系的整數(shù)位置。

檢測體的底板總成一般由底板、槽鋼（必要時在加工中）、定位塊和萬向輪組成。當(dāng)基板由檢測體固定時，可根據(jù)實際情況選擇其他零件。3.5 孔檢測。車身沖壓件中許多重要的孔和法蘭需要單獨檢查。在檢查工具的設(shè)計中，通常在檢查體的上表面增加一個約1mm厚的凸臺。凸臺的中心與工件孔的中心在同一軸線上，直徑比孔的直徑大5mm。凸臺檢測采用雙劃線法（見圖5)。當(dāng)被測孔精度要求比較高時，定位孔用于與塞規(guī)和襯套檢測。結(jié)論在大型車身覆蓋件中，由于該類檢測工具形狀復(fù)雜，體積大，生產(chǎn)成本高，檢測對象列表靈活性差一、，難以快速獲取大量準(zhǔn)確的信息，已逐漸被先進(jìn)的自動化檢測手段（如在線檢測系統(tǒng)）所取代，但對于批量生產(chǎn)的小型沖壓件的檢測，我國汽車制造商仍主要依靠此類檢測工具。其實，檢具設(shè)計的關(guān)鍵在于零件的正確裝夾，包括定位、裝夾位置、裝夾順序等，因為在鈑金件和注塑件的檢測中，裝夾是否正確將導(dǎo)致零件變形檢測參考系的建立。然后在檢具上（不是零件上）設(shè)置參考點，通過六點定位原理確定坐標(biāo)系。這些參考點作為檢具的基準(zhǔn)，還應(yīng)在一定時期內(nèi)檢查檢具的準(zhǔn)確性。有時這些檢具的基準(zhǔn)是手冊中的三個標(biāo)準(zhǔn)球，可以查到不同尺寸檢具的尺寸系列，以及檢具上常用的結(jié)構(gòu)和零件的系列（標(biāo)準(zhǔn)化）。事實上，它只是標(biāo)準(zhǔn)化和方便。如果知道需要控制的控件的位置和內(nèi)容，就可以自己設(shè)計了。