汽車零部件檢測工裝輕量化研究

在許多機械制造行業(yè)中，模具、夾具、檢具的開發(fā)和生產是必不可少的。近年來，隨著汽車行業(yè)各種新車型的頻繁更新?lián)Q代，工裝開發(fā)等價物市場穩(wěn)步增長。在增加大量汽配檢測工具的同時，也增加了大量的物流運輸成本、人工轉運成本、機器成本。如何有效降低工裝開發(fā)的制造成本和運輸成本成為市場熱點。

本文的研究方向主要是從輕量化檢具的角度出發(fā)，從汽車零部件檢具的結構和材料入手，在不影響使用的情況下，簡化檢具的整體設計結構，優(yōu)化檢具的性能和材料。檢查工具。輕量化的設計與制造方法，達到降低零件生產成本、優(yōu)化檢具性能、簡化產品開發(fā)流程的目的。

國內汽車零部件檢測工具的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，中國市場上汽車零部件檢測工具主要分為三大類：裝配檢測工具、沖壓單件檢測工具、熱成型檢測工具。

裝配檢具及沖壓單件檢具材料研究現(xiàn)狀

根據市場行業(yè)信息，目前主流市場汽車零部件裝配沖壓一體式檢具本體采用7075系列鋁合金，檢具成型后本體表面進行陽極氧化處理。7075系列鋁合金是一種高強度的可熱處理合金，機械性能好，易加工，耐磨性好，耐腐蝕性能和抗氧化性好，陽極氧化后表面硬度可達300HV。主要參數(shù)如下：

熱成型量規(guī)材料的研究現(xiàn)狀

據相關資料顯示，目前市場上大多數(shù)熱成型零件的量具本體采用兩種材料：一種是45#鋼，表面鍍鎳和磷；另一種采用7075系列鋁合金作為量規(guī)主體，表面經過硬質陽極氧化處理。熱成型汽車零部件硬度高汽車檢具，使用頻率高。檢驗工具的研制應考慮其耐磨性的硬度要求。

根據東風（武漢）工業(yè)有限公司熱成型汽車零部件硬度測試數(shù)據和部分網絡測試數(shù)據得出的結論，熱成型零部件的硬度可達360-480HV，而一般鋁型材表面用普通陽極制作的壓力表只能達到300HV。檢具在使用中容易被零件劃傷，因此普通陽極氧化鋁合金檢具無法滿足熱成型零件的檢驗要求。主要材料參數(shù)如下：

檢具結構現(xiàn)狀研究

目前市場上使用的汽車零部件檢具大多采用仿制件，基本結構為：檢具底座、底板、底座、檢具本體、夾頭、夾具、量具組件等；檢查 工具的整體重量主要由底座、底座、底板和主體貢獻。具體比例因部位不同而異，如圖1和圖2所示。

圖1 鋼質檢具（重量：560kg）

圖2 鋁制檢具（重量：420kg）

汽車零部件檢測工具輕量化研究的目的和意義

根據之前的研究內容，兩套檢具箱的總重量都在500kg以上。當檢具整體重量較大時，會存在以下問題：

① 檢具整體重量過大，在運輸過程中勢必會產生較高的運輸成本，尤其是數(shù)量較大時；

②在作業(yè)現(xiàn)場人工搬運重物不方便。以東風（武漢）實業(yè)有限公司為例，現(xiàn)場使用檢具的質檢員必須經常手動檢查檢具；當檢查工具較重時，檢查工具對員工的身體素質要求較高，一般女性員工基本無法做到獨立。寄售

③一般密封的檢驗工具存放在貨架上。當檢查工具較重時，貨架圖3的承重要求較高，必然會造成較高的倉儲成本；

本文的主要研究目的是在保證檢具整體結構和功能不受影響、不增加制造成本的前提下，實現(xiàn)檢具的輕量化設計與制造，以解決以上使用中的問題。為汽車零部件的生產質量提供有力支持。

汽車零部件檢測工具輕量化發(fā)展路徑研究 從結構方面進行輕量化研究。檢具底板的輕量化研究如圖1和圖2所示。由鋼制成，整體厚度在20-40之間，具體厚度根據檢具的尺寸而有所不同。底板對檢具本身重量的貢獻可達30%～50%，因此從底板開始檢具輕量化研究是必然的想法。

從檢具底板的功能來看，主要有以下三個功能：

①支撐檢具本體；

②放置檢具的基準、銘牌、量規(guī)等部件；

③底板上百條網格線提供坐標引導；

因此，我們可以在保證滿足上述功能要求的同時，對檢具的底板結構進行適當?shù)妮p量化設計。考慮到這一點，如果將量具底板的非功能位置挖空，可以降低成本。

如圖3和圖4所示，我們在最近的項目中已經使用了底板的輕量化設計。有些檢測工具的功能面很少，這樣我們就可以將非功能位置的底板挖空，實現(xiàn)底板。輕量化的目的；這不僅節(jié)省了材料，降低了成本，而且還減輕了重量。

Ontology輕量級校驗夾具的研究

如圖1和圖2所示，目前市場上的大部分儀表體都是由實心鋁塊或鋼塊制成，這使得儀表體相對較重。量具體的重量對量具的整體重量貢獻很大，所以我們從量具體的輕量化方向入手，研究減輕量具重量的方法。

就檢具本身的功能而言，主要有以下功能：

① 通過零柱支撐零件體；

②提供孔位檢查銷座；

③為部分零件的表面檢測提供參考面；

④為零件修邊檢查提供參考面；

根據以上功能汽車檢具，我們可以考慮在實現(xiàn)量具本身功能的前提下，實現(xiàn)量具的輕量化設計。

實際上，在以量具體輪廓為基準檢測零件輪廓位置時，只能檢測邊緣輪廓，中間位置包裹在其中，無法使用。它只能通過樣品刀或其他方法檢測。由于需要考慮熱脹冷縮的影響，量具本體是逐件設計制造的，如圖3和圖4所示，我們可以將量具的非功能位置挖空。因此，鏤空設計不會產生更多的機器成本。因此，可以達到車身輕量化設計和制造的目的。圖3是我們最近新建的項目主體采用輕量化設計后的效果。

來自材料的輕量級研究

熱成型汽車零部件檢具從材料方面實現(xiàn)輕量化研究 根據本文第一章目前國內汽車零部件檢具材料，國內汽車零部件檢具的現(xiàn)狀，大部分熱成型零部件采用7075系列鋁合金和45#鋼。我們主要從檢查工具的鋁制零件的使用開始。汽車零部件檢具使用7075系列鋁合金材料時需要考慮的主要性能參數(shù)如下：

根據相關材料研究，7075系列鋁合金為航空鋁材，其性能參數(shù)水平遠超檢具要求。這種材料可以用另一種材料代替，即6061系列鋁合金。關于檢查工具，應考慮該材料。生產的主要性能參數(shù)如下：

根據以上參數(shù)，6061系列鋁合金的密度小于7075系列鋁合金。因此，同等體積的鋁合金6061系列鋁合金的整體重量會比較輕。同時可以看出，價格可以便宜近一半，并且熱膨脹系數(shù)相同；那么雖然6061系列鋁合金本身硬度不大，但經過表面硬質氧化處理后，表面硬度主要取決于氧化層。硬質氧化層的表面硬度為380-500HV，所以涂裝后的硬度上面兩者沒有區(qū)別，耐磨指數(shù)也一樣。所以，

根據我國汽車零部件檢測材料使用現(xiàn)狀，從材料方面對國內汽車零部件冷沖壓裝配用檢測工具和材料的現(xiàn)狀進行了梳理。裝配零件所用的檢具大多為7075系鋁合金。

我們主要從檢查工具的鋁件的使用開始。根據3.2.1的研究分析結論，當檢具本體采用6061系列鋁合金時，冷沖壓件的裝配和檢具也同時使用。

目前市場上很多車型更新?lián)Q代快，導致檢測工具的生產時間長了不使用。這樣，我們就不需要用更好的材料來加工生產一些估計產量不大的檢測工具，造成不必要的浪費。查閱相關資料得知，BM5166系列樹脂材料可替代鋁合金制作量規(guī)體。相關參數(shù)如下：

根據以上參數(shù)綜合對比評價，該材料滿足沖壓件主體材料的基本要求，可用于沖壓件生產。并且桿面比鋁合金小很多，可以達到輕量化的目的。但使用BM5166材料作為檢具本體時應注意以下優(yōu)缺點：

優(yōu)勢：

①輕量化：可顯著減輕檢具重量；

②容量修改：采用BM5166樹脂材料，模塊的修改修改更加方便快捷；

③經濟性：材料成本相對較低，光模塊減少了員工的工作量。

缺點：

①使用壽命短，可正常使用3-5年，模組不耐磨；

②加工比較脆弱，加工過程中容易吹入灰塵。

檢具輕量化研究應用前景評價

對任何企業(yè)來說，降低生產成本、優(yōu)化工具設備性能、簡化產品開發(fā)流程，就像沙漠中的雪雨碳火。越多越好。汽車零部件檢具輕量化的研究在一定程度上大大降低了檢具開發(fā)行業(yè)的成本，同時優(yōu)化了部分材料和結構的性能要求。同時，簡化的設計結構也縮短了產品開發(fā)流程，減少了檢測工具。工具開發(fā)困難。為汽車零部件的生產制造提供了強大的成本優(yōu)勢。

綜上所述

汽車零部件檢測工具的輕量化研究是我國汽車零部件產業(yè)發(fā)展的一個非常重要的課題。汽車零部件檢具的輕量化設計，不僅可以降低許多零部件制造環(huán)節(jié)中檢具的運輸成本，而且大大減少了操作人員的轉移工作量和檢具生產調試人員的難度。同時，輕量化設計的考慮間接降低了檢具設計的部分成本和制造成本。

例如，通過本文所述的方法對量具結構進行輕量化設計后，減少了大量的加工工藝，節(jié)省了大量的量具制作材料。同時，通過材料的替代降低了檢具的材料成本。檢具輕量化研究的目的，不僅是為了解決運輸和制造的困難，更是為了降低成本，優(yōu)化結構。對降低汽車零部件的生產制造成本，縮短汽車零部件項目的開發(fā)周期具有重要的影響和作用。

作者：魏永強、楊宇、龍曲波、何東方、雷濤東風（武漢）實業(yè)有限公司

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