汽車檢具如何實現(xiàn)輕量化

1 簡介

在汽車的開發(fā)和生產(chǎn)中，汽車檢具 是一種高效的質(zhì)量控制專用工具。汽車是由數(shù)千個零部件組成，由汽車工廠和零部件供應(yīng)商組成的產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)。在開發(fā)和生產(chǎn)過程中難免會出現(xiàn)質(zhì)量問題。當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量問題時，檢測工具是一個很好的質(zhì)量判斷標(biāo)準(zhǔn)，有助于問題分析。這可能會導(dǎo)致零部件供應(yīng)商需要將檢查工具運送到汽車工廠進(jìn)行檢查。檢具還需要定期重新測量三坐標(biāo)測量儀的精度。產(chǎn)品開發(fā)初期，需要將產(chǎn)品安裝在檢具上，移到三坐標(biāo)測量機上進(jìn)行全尺寸測量。所有這些都會導(dǎo)致檢查工具在汽車工廠或零件供應(yīng)商內(nèi)部移動和移動。因此，質(zhì)量人員非常關(guān)心檢具的重量，要求重量輕，搬運方便。本文從檢具材料和結(jié)構(gòu)技術(shù)方面對檢具輕量化的要求和發(fā)展趨勢進(jìn)行探討和分析。

2 檢測工具的基本介紹

檢測工具是一種用于檢測復(fù)雜形狀零件的孔位、外周形狀、臺階差、訪問量等尺寸的專用夾具。 汽車檢具 根據(jù)被測件的材質(zhì)，主要分為金屬件檢具和塑料件檢具。檢具按結(jié)構(gòu)主要分為夾持機構(gòu)、定位銷、檢測銷、檢測塊、底座、滑動或翻轉(zhuǎn)檢測機構(gòu)、手持式檢具、校準(zhǔn)機構(gòu)、支撐柱。檢具底座主要有框架式底座和板式底座兩種。

3 輕量級檢測工具材料

傳統(tǒng)檢測工具一般以45號鋼為主要材料。它雖然強度高、經(jīng)久耐用，但體積大、機動性差。隨著輕量化理念的普及和輕量化技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋁合金、合成樹脂、電木、碳纖維等許多新材料被開發(fā)并投入到檢測工具的制造中。新材料的密度遠(yuǎn)低于結(jié)構(gòu)鋼，可實現(xiàn)檢具的輕量化。

從檢具的結(jié)構(gòu)分類來看，檢測塊、支撐柱和底座占據(jù)檢具的大部分重量，所以檢具的輕量化主要從這三塊開始。檢測塊只檢測產(chǎn)品的尺寸。當(dāng)產(chǎn)品夾在檢具上時，產(chǎn)品與檢測塊之間存在間隙（通常為3mm的間隙），檢測塊不需要承受其他部件的重量，因此檢測塊的強度要求為不高，也沒有必要做太多。但產(chǎn)品在拆裝檢具時可能會遇到檢測塊。因此，對于不同類型的產(chǎn)品和工廠環(huán)境條件，檢測塊的強度和硬度要求是不同的。主要有以下兩種情況：

首先，對于金屬產(chǎn)品來說，工廠環(huán)境比較差，產(chǎn)品在裝拆過程中很容易接觸到檢具。建議檢查塊選用結(jié)構(gòu)鋼，以保證強度和耐磨性。如果有輕量化要求，且工廠環(huán)境條件較好，檢測塊可以選擇鋁合金來減輕重量。如果對檢測塊的耐磨性有要求，可以對鋁合金進(jìn)行陽極硬化處理。如果對輕量化有較高要求，工廠配備專門的檢具測量室，可選擇木質(zhì)替代材料。常用的代木材料有460和5166。460代木比較輕，硬度低，適合做臨時檢查工具。批量生產(chǎn)時汽車檢具，建議選擇密度更高、硬度更高的5166代木材。

其次，對于塑料制品，由于其柔軟性，可以選擇鋁合金或替代木材作為檢測塊，以實現(xiàn)更輕的重量。同樣，工廠環(huán)境較差，檢測塊建議選擇鋁合金；如果對輕量化要求高，工廠環(huán)境較好，檢測塊可選擇替代木材汽車檢具，進(jìn)一步減輕重量。

支撐柱主要起到連接定位塊、檢測塊、夾緊機構(gòu)和底板的作用。支撐柱需要承受與其相連的定位塊、檢測塊和夾緊機構(gòu)的重量，因此對支撐柱的強度有一定的要求，必須保證足夠的強度。如果支撐柱上方的機構(gòu)更大更重，建議支撐柱應(yīng)由結(jié)構(gòu)鋼制成。一般情況下，支撐柱可選用鋁合金以減輕重量。

量規(guī)底座是支撐量規(guī)上的所有零件和產(chǎn)品，并保證底板四個角在自重作用下的平整度為0.1mm，因此底座的強度非常高。需要保證足夠的拉伸強度和彎曲強度。底座一般選用結(jié)構(gòu)鋼、鋁合金、電木和碳纖維四種高強度材料。

在第一種情況下，當(dāng)檢具檢測塊的材料為結(jié)構(gòu)鋼且支撐柱為鋼或鋁合金時，底座必須承受較大的重量。此時，檢具的底座必須選擇結(jié)構(gòu)鋼。

在第二種情況下，當(dāng)檢查塊和支撐柱的材料都是鋁合金時，底座需要承受的重量不是很大。您可以選擇鋁合金以減輕重量。

在第三種情況下，當(dāng)檢查塊和支撐柱直接用作木材替代品時，底座承重更輕，可以選擇鋁合金材料。如果檢查工具是臨時檢查工具，對輕量化有較高的要求，底座可以采用電木材料。

在第四種情況下，對檢測工具的輕量化有極端的要求?？梢赃x擇高強度、低密度的碳纖維材料作為車架底座，檢測塊采用木質(zhì)替代材料，檢測塊通過糊狀樹脂粘合在碳纖維車架底座上。例如，汽車前擋風(fēng)玻璃框架檢測有一個由碳纖維材料制成的框架底座，通過糊狀樹脂粘合到替代木材上，加工后成為檢測塊和支撐底座。支撐座可配備定位塊等機構(gòu)。用這種方法制作的汽車前風(fēng)窗框檢具極其輕便、堅固，可以保證檢具的高精度。碳纖維檢具的輕量化是一流的，但成本也越來越高。如果對輕量化和成本考慮有一定要求，建議金屬產(chǎn)品檢具的檢測塊、支撐柱和底座采用鋁合金；塑料制品檢具的檢測塊和支撐柱應(yīng)全部更換。木質(zhì)材質(zhì)，底座為鋁合金材質(zhì)。

4 輕型檢具結(jié)構(gòu)

除了使用輕質(zhì)材料減輕重量外，檢具還可以通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化來減輕重量。由于檢測塊、支撐柱和底座占據(jù)了檢具的大部分重量，將從這三個塊分析結(jié)構(gòu)優(yōu)化。首先，檢測塊只是作為測量產(chǎn)品尺寸的參考，主要可以承受自身的重量，所以設(shè)計的越小越好。在某些情況下，檢測塊直接連接到底板而沒有支撐柱。在這種情況下，檢測塊會比較大，可以在檢測塊中間挖空，如圖2所示。 其次，支撐柱需要支撐定位塊、檢測塊和檢測塊的重量。夾緊機構(gòu)，所以需要保證自身的強度。當(dāng)一個支撐柱支撐更多或更大的部件時，支撐柱的體積會非常大，如果做成實心的，它會很重。這里有兩種結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法：

(1）支撐柱采用平板焊接，平板搭接處焊接加強筋，保證支撐柱的剛度和強度，如圖3；

(2）對于一體式支撐柱，當(dāng)體積較大時，可以從支撐柱底部鉆孔以減輕重量，如圖4所示。三、檢具底座支撐檢具上的所有零件和產(chǎn)品，對底座的強度有非常高的要求，如果底座上的零件沒有被密集覆蓋而留有空隙，那么在前提下可以將底座鏤空以減輕重量保證底座的強度和剛度。

以上從檢具材料的選擇和檢具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化上介紹了如何實現(xiàn)檢具的輕量化，基本可以滿足大部分企業(yè)對檢具輕量化的要求檢具輕量化雖然有諸多優(yōu)點，但選擇高強度、低密度材料的價格較高，結(jié)構(gòu)優(yōu)化和減重也會增加加工成本。檢查工具的重量越大，相應(yīng)的成本就越高，魚和熊掌兼得是不可能的。現(xiàn)實中，汽車行業(yè)的競爭非常激烈，成本控制非常嚴(yán)格。因此，不能一味追求檢具的最大輕量化，不計成本制作檢具。相反，您應(yīng)該根據(jù)公司自身的情況和需求來綜合選擇檢測工具。材料，在輕量化和成本之間找到平衡。