檢查工具的設(shè)計步驟.doc 6頁
小車身沖壓件的一般方法和步驟檢具設(shè)計作者：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)計步驟和檢查具體設(shè)計造型的新思路，提出小檢具設(shè)計中常見問題的解決方案。關(guān)鍵詞：檢具設(shè)計、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，對整車外觀影響很大，因此對其質(zhì)量的檢測成為汽車生產(chǎn)企業(yè)不可或缺的工作。對于國內(nèi)重要的小型沖壓件，一般采用專用檢測治具（簡稱檢測治具）作為主要檢測手段，控制工序間的產(chǎn)品質(zhì)量。美國、德國、日本等汽車行業(yè)自動化程度高的國家已經(jīng)開始采用在線檢測設(shè)備，以高效、快速地應(yīng)對產(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，一直沒有得到有效的使用，而且由于在線檢測設(shè)備的成本和技術(shù)要求較高，在我國很難普及。廣泛應(yīng)用于小型車身沖壓件的檢測。近年來，隨著轎車、客車行業(yè)的快速發(fā)展，車身面板檢測工具在國內(nèi)汽車行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)相當廣泛。制造操作方便、檢測精度高的專用檢具已成為眾多汽車制造商亟待解決的問題。
2 小型車身沖壓件檢具的組成及特點小型車身沖壓件檢具主要由底板總成、檢驗混凝土、截面模板、主副定位銷和夾緊裝置組成（見圖1) ）。檢測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)計時，尺寸基準一般放在車身坐標系中，在X、Y、Z方向每隔100mm畫一條坐標線，用底板上的基準塊和基準孔建立檢測工具的坐標系。圖1 檢具主要結(jié)構(gòu)示意圖。對稱性、剛性差等特點，定位、支撐、夾持難度較大。現(xiàn)在大部分車身沖壓件的檢測都是由數(shù)控機床根據(jù)數(shù)字模型和預(yù)定的加工程序一次性完成的。對于孔位，具體檢查的材料多為環(huán)氧樹脂。檢驗的具體設(shè)計完成后，根據(jù)具體檢驗確定底板總成的位置和尺寸，在要檢驗的關(guān)鍵斷面設(shè)置截面模板。 3 檢具設(shè)計的一般步驟3.1 工件的具體設(shè)計造型及檢驗應(yīng)先參照零件圖分析工件，初步制定檢具設(shè)計方案，確定基準檢測工具的表面、凹凸情況，檢測截面、定位面等。簡單畫出其二維示意圖。在檢具設(shè)計中，檢具的具體設(shè)計造型是關(guān)鍵，直接影響檢具能否準確檢測出工件的質(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)，通過數(shù)據(jù)處理、三維重建等過程構(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標準工件表面進行掃描，主要基于點云采集工件表面的特征信息，將點坐標轉(zhuǎn)換為車身坐標，用surfacer軟件對點信息進行處理，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，生成的原型模型可以通過點云到地表的最大和最小距離來檢測。需要注意的是，此時得到的模型是沒有厚度的片材模型。需要根據(jù)掃描儀掃描的表面來區(qū)分模型是工件的內(nèi)表面還是外表面，這對于檢查具體設(shè)計尤為重要。為實現(xiàn)檢具對工件自由曲面的檢測，檢測的比表面與工件內(nèi)表面一般保持2～3mm左右的恒定間隙。檢驗時，可通過檢具輪廓的往復(fù)運動和專用量具來測量工件表面的偏差。檢測工件外輪廓主要有兩種方法。設(shè)計相應(yīng)檢具時：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，得到檢測專用檢測面，再拉伸到參考平面一定距離，得到檢測專用模型。
由于體蓋的復(fù)雜性，在生成檢測面時大多需要結(jié)合以上兩種方法。但是，對于一些特殊的配置文件，這仍然很難實現(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到，犧牲了對有垂直高差的角點的檢測，并生成如圖所示的檢測。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，需要處理檢具原理的滲透理解和經(jīng)驗。圖2 復(fù)雜型材加工3.2 截面模板設(shè)計與建模 工件關(guān)鍵面的檢測一般通過截面模板實現(xiàn)。當模板跨度超過300mm時，為保證垂直方向的檢測精度，通常設(shè)計為插入式。特定面檢測檢測工件內(nèi)表面，截面模板跨越工件外表面檢測關(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脂制成。形狀復(fù)雜的截面模板在旋轉(zhuǎn)或插入時會產(chǎn)生干擾，在實際設(shè)計中可以進行分段，如圖3所示。
如果設(shè)置為插件截面模板，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，會干擾檢查體或工件，所以設(shè)計成兩個獨立的件。旋轉(zhuǎn)截面模板可以滿足綜合檢測的要求。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確測量的基礎(chǔ)。體蓋在檢具上的定位方法主要是通過定位孔與卡盤夾緊定位或用永磁體夾緊配合來完成。隨著檢具在車身制造中的廣泛應(yīng)用，杠桿式活動卡盤和永磁體系列產(chǎn)品可供選擇，活動卡盤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四個方向的自由度。設(shè)計檢具時，在檢具本體上定位孔的位置打孔（以定位銷為準）襯套），并給出定位孔的本體坐標。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，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與其他部件發(fā)生干涉檢具設(shè)計，并考慮到方便，最后給出定位墊片上表面中心的本體坐標。工人的操作。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轉(zhuǎn)動（見圖4))。
圖4 通過定位卡盤來限制工件的自由度3.4 底板組件的設(shè)計在檢測體上表面沿參考平面方向拉伸一定距離，使最低點大于150mm的厚度，以保證檢查體有足夠的強度，同時盡量使檢查體底面，即底板總成的上表面（基面） ，在身體坐標系的整數(shù)位置。檢測專用底板總成一般由底板、槽鋼（必要時中間加工橫梁）、定位塊和萬向輪組成。 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檢查。在檢具的設(shè)計中，通常在檢具的上表面增加一個厚度為1mm左右的凸臺。凸臺中心與工件孔中心在同一軸線上，直徑比孔徑大5mm，凸臺上采用雙劃法。檢查（見圖5)。當被測孔的精度比較高時，用塞規(guī)和襯套定位孔的方法進行檢測。圖5孔的檢測方法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、被檢對象靈活性差、難以快速獲取大量準確信息，已逐漸被先進的檢測工具所取代。自動檢測方法（如在線檢測系統(tǒng)）。但是，對于大批量生產(chǎn)的小型沖壓件的檢測，我國汽車制造商仍然主要依靠這種檢測工具。參考文獻1朱正德。汽車檢測工具的原理和應(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。綜合檢測工具的設(shè)計、制造與應(yīng)用。汽車電器（完）
