汽車檢具概念、結(jié)構(gòu)、功能分類及其在汽車制造中的應(yīng)用

摘要：本文概述了汽車檢具的概念、結(jié)構(gòu)、功能分類及其在汽車制造行業(yè)的應(yīng)用。以某車型的前門總裝檢具為例，介紹了多元化檢具參考系統(tǒng)的新設(shè)計方案和概念，可以模擬制造過程的參考定位系統(tǒng)和裝配過程定位系統(tǒng)。評估人員可以及時、直觀、準確地評估門總成的幾何性能，直接、快速地反映制造過程中的問題或匹配結(jié)構(gòu)問題，對解決問題起到關(guān)鍵作用。從而可以正確指導相關(guān)工裝設(shè)備的調(diào)試，提高類裝配與周邊零件的匹配質(zhì)量，節(jié)省開發(fā)成本，縮短項目開發(fā)周期。

隨著人們生活水平的提高和經(jīng)濟能力的增強，消費者對汽車的需求不僅滿足功能要求，而且在外觀、質(zhì)量和感知質(zhì)量上都有更高的水平。尤其是80后、90后這一消費主力軍汽車檢具，對個性的表達有著更多的訴求，因此對汽車外觀設(shè)計和制造外觀越來越挑剔。

造型設(shè)計需要在制造過程中實現(xiàn)并保持良好的一致性，這就需要使用檢驗工具進行日常生產(chǎn)檢驗、尺寸匹配和質(zhì)量改進。因此，大部分汽車零部件都需要開發(fā)檢測工具，尤其是外觀件。檢驗工具是必不可少的質(zhì)量控制工具。

門總成的圓周間隙段匹配是一個大跨度的外觀匹配部分。同時，門組件屬于可開啟部分。其開合的整個運動包絡(luò)線有嚴格的要求。否則會出現(xiàn)干擾、磕碰等嚴重的質(zhì)量問題。因此，對門總成的間隙間隙有嚴格的公差控制要求，對其制造的一致性也有更高的要求。

1、汽車檢具的使用

1.1檢查工具概述

檢測儀是用于測量和評價零件尺寸質(zhì)量的專用檢測設(shè)備。其所有支撐面（點）和定位基準面（點）均按零件的三維數(shù)字模型或技術(shù)要求加工而成。一些特殊零件的測量支架還應(yīng)具有檢具部分的功能[1]。

根據(jù)被檢零件的狀態(tài)，檢具可分為單體檢具和裝配檢具兩大類。單件式檢具用于檢測單個零件，而裝配式檢具用于檢測兩個或多個零件的裝配尺寸精度。此外，還有用于白車身或分總成測量的測量支架，以及用于車輛匹配評估的TAC車輛檢測工具等，都是各種檢測工具。

該檢具具有快速、準確、直觀、方便等優(yōu)點，特別適合大批量生產(chǎn)的需要。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，檢測工具作為汽車質(zhì)量控制的重要手段，已被各大汽車廠商廣泛采用。檢具不同于其他通用測量設(shè)備，需要針對不同的零件專門設(shè)計制造。

1.2檢測工具在汽車行業(yè)的使用

汽車檢具是根據(jù)各種車型的規(guī)劃設(shè)計需求開發(fā)的。它可以檢查零件的幾何尺寸和造型特征，然后進行尺寸性能評估。 汽車檢具主要用于生產(chǎn)準備階段模具精度的測量和調(diào)整以及批量生產(chǎn)后零件尺寸的日常監(jiān)控。

汽車檢具通常由3個部分組成：骨架部分和基礎(chǔ)部分，主體部分和功能部分。其中，功能部件包括定位銷和檢測銷、基準面、輪廓檢測機構(gòu)、夾具、測量夾具基準塊、夾具底座、夾具升降機構(gòu)、輸送裝置等。一般來說，框架底座和功能部件主要使用鋼或鋁，車身部分主要使用環(huán)氧樹脂或鋁[2]。

汽車檢具在制作過程中主要用于以下幾個方面。

(1）對于新機型，尤其是新機型的開發(fā)，參考資料很少。這時候汽車檢具可以幫助快速調(diào)試工作。尤其是前期零件和設(shè)備條件不穩(wěn)定的時候，它可以成為參考基準。

(2）在產(chǎn)品驗證階段，汽車檢具也起到了關(guān)鍵作用，尤其是在批量零件的第一次試裝階段，可以在檢具上進行大量的設(shè)計確認工作。此時stage, good 檢具設(shè)計方案可以有效縮短產(chǎn)品的幾何尺寸驗證時間[3]。

(3）在試制階段汽車檢具，白車身與內(nèi)外塑件的不匹配往往在所難免。檢測工具可以有效確定問題根源，有效評估成品的差異和標稱值。指導不合格件的改裝，為產(chǎn)品質(zhì)量提升指明方向，使實車匹配效果不斷接近設(shè)計標稱值。

（4）量產(chǎn)階段，通過檢測工具定期確認零部件的制造穩(wěn)定性，及時發(fā)現(xiàn)制造突變，避免批量缺陷車輛造成的經(jīng)濟損失。

2、Category 裝配檢具優(yōu)化

傳統(tǒng)的門總成檢測工具，基準系統(tǒng)設(shè)計為以門內(nèi)板的一級和二級基準孔作為門總成的一級和二級基準孔，門內(nèi)板的A基準面作為門組件的基準平面。保持門組件的基準與門內(nèi)板的基準一致。外圍環(huán)為測試模擬塊，用于檢測門組件外圍環(huán)之間的間隙（圖1和圖2）。

2.1 分類檢具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

我司在傳統(tǒng)檢具的結(jié)構(gòu)和參考定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，新增了2套參考定位系統(tǒng)。一套是以選擇門組件外板上的3個點作為參考平面A。參考點的選取原則是靠近鉸鏈和鎖的位置，以及內(nèi)門組件的主次參考孔。門的面板是門組件的主要和次要參考?？?，如圖3所示。

另一組新基準是以門組件的兩個鉸鏈面和門外板靠近鎖緊位置附件的一側(cè)為基準平面A。鉸鏈上的孔是主基準孔，以及螺栓和檢查工具的底座被鎖定并固定（圖片4）。

2.2優(yōu)化類裝配檢具結(jié)構(gòu)將解決的問題

新增第一套參考定位系統(tǒng)，可有效檢測門總成外觀、輪廓、R角、特征線與理論值的偏差，消除傳統(tǒng)參考系統(tǒng)因內(nèi)板制造而產(chǎn)生的偏差本身。門外板偏差累積造成的尺寸誤判。這樣，包邊完成后車門總成不需要再組裝到車身上，可以快速評估包邊的幾何尺寸調(diào)試效果，從而指明包邊設(shè)備的調(diào)試方向。

全新的第二套參考定位系統(tǒng)可模擬車門總成及其周邊零件與白車身的匹配效果，真實反映車門總成在白車身中的整體偏移鉸鏈和門連接的地方。傳統(tǒng)檢測工具的影響無法真實反映加載效果。

2.3 裝配檢具結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義

(1）優(yōu)化后的品類總裝檢測工具已經(jīng)可以滿足零件評價和匹配評價的需要，不需要再開發(fā)整車檢測工具了。特別是對于項目外形上的一些小變化，所以從而節(jié)省整車檢測工具的開發(fā)成本。

(2）優(yōu)化的檢測工具基準，消除了因內(nèi)板制造誤差導致的內(nèi)外板包邊效果誤判，有效指導包邊設(shè)備調(diào)試，促進包邊設(shè)備狀態(tài)鎖定。

(3）優(yōu)化的檢測工具基準使檢測工具具有模擬加載效果的功能，可以快速發(fā)現(xiàn)門總成與周邊零件的匹配問題，有效減少評估次數(shù)實際車輛裝載量和零部件的反復拆裝時間，縮短了項目開發(fā)周期。

3、結(jié)論

本文提出了門總成檢測工具基準系統(tǒng)的多樣性設(shè)計方案，可以模擬生產(chǎn)過程和裝配過程，快速有效地評估門總成在不同條件下的幾何性能。這在過去傳統(tǒng)的單量具基準系統(tǒng)下是不可能的。

本文以前門組件為例進行討論?？梢杂猛瑯拥姆椒ㄍ?。后門總成、尾門總成、發(fā)動機罩總成都可以按照相應(yīng)的思路進行設(shè)計，達到同樣的效果。此外，這種設(shè)計優(yōu)化理念對其他汽配檢具設(shè)計乃至更廣闊的制造領(lǐng)域檢具設(shè)計都有很大的借鑒意義。

后續(xù)公司將繼續(xù)優(yōu)化檢具設(shè)計，使檢測工具功能多樣化，使用效率最大化；踐行精益設(shè)計制造理念，讓產(chǎn)品更好地參與市場競爭，提高產(chǎn)品市場競爭力。