多關(guān)節(jié)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x在焊接夾具精度控制中應(yīng)用

1、多關(guān)節(jié)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x在焊接夾具精度控制中應(yīng)用摘要：影響車身裝焊精度的因素有很多，其中焊接夾具的 穩(wěn)定性是最重要的因素，因而夾具精度測(cè)量是保證焊接夾具 的使用穩(wěn)定性的最主要途徑。近年來，多關(guān)節(jié)三坐標(biāo)的應(yīng)用 大大提高了夾具精度測(cè)量的效率和準(zhǔn)確度，成為維護(hù)夾具精 度、改善車身幾何精度的重要手段。關(guān)鍵詞：車身制造質(zhì)量精度 焊接夾具三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x1、前言：汽車制造四大工藝中，焊裝尤其重要。在白車身的加工 制造中，焊接夾具是白車身所有零部件總成的平臺(tái)，是確保 轎車車身焊接總成幾何尺寸精度的重要工裝，其精度對(duì)在其 上焊接的車身殼體幾何精度有很大的影響。夾具精度測(cè)量作 為維護(hù)夾具精度、改善車身幾何精度的重要手段，

2、是保證夾 具精度的重要保障。夾具精度測(cè)量技術(shù)近幾年有了很大的發(fā) 展，東風(fēng)本田汽車有限公司所采用的是多關(guān)節(jié)三坐標(biāo)測(cè)量技 術(shù)，改變了測(cè)量效率低、準(zhǔn)確度誤差大的局面。本文從測(cè)量 設(shè)備、測(cè)量軟件、測(cè)量技術(shù)等方面介紹該技術(shù)在工作中的應(yīng) 用。2、車身焊接精度控制思路 汽車生產(chǎn)是大批量的生產(chǎn)，裝焊質(zhì)量的高低直接影響到 整車的外觀質(zhì)量和性能、工廠的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。汽車裝焊 誤差產(chǎn)生的原因有很多，涉及到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、焊接夾具、零件、 焊接變形和操作過程變形等多個(gè)方面。車身制造過程中的主 要偏差源在裝配過程中耦合、傳播和積累形成車身綜合誤 差，如圖lo從圖示可以看出，影響車身焊接精度主要有三 個(gè)方面。第一、控制沖壓件

3、尺寸誤差；第二、保證焊接夾具 設(shè)計(jì)合理、使用穩(wěn)定；第三、避免焊接變形和規(guī)范操作。在 產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后，焊接夾具是保證車身裝焊精度的最重要的 因素，在焊接夾具設(shè)計(jì)合理的前提下，保證焊接夾具的使用 穩(wěn)定性則至關(guān)重要。3、焊接夾具精度控制在日常工作中，如果出現(xiàn)夾具定位元件位置發(fā)生偏移、 定位元件磨損和夾鉗夾緊力不夠等現(xiàn)象，將導(dǎo)致零件扭曲變 形，引起定位偏差，造成零件間隙位置的變動(dòng)，最終將導(dǎo)致 裝配尺寸誤差加大和構(gòu)件受力狀態(tài)的惡化，直接影響到白車 身的精度、質(zhì)量和安全性。可見保證焊接夾具精度是減少白 車身形狀尺寸偏差，提高車身制造精度的一個(gè)重要的前提。對(duì)焊接夾具的精度控制主要考慮定位元件（定位銷、定 位

4、面）的精度，定位元件是夾具中最主要的組成元件，它保 證著被裝配零部件在夾具中的位置，從而保證了被裝配的所 有零件相互位置的技術(shù)要求，有時(shí)還直接決定焊接結(jié)構(gòu)的外 形。定位元件的精度直接影響著工件的精度，因此，保證定 位元件的精度具有十分重要的意義。在日常工作中，保證夾 具定位元件的精度的方法主要是定位元件形狀精度檢測(cè)和 定位元件位置精度檢測(cè)，同時(shí)運(yùn)用回歸分析，定期更換或調(diào) 整。（1）定位元件形狀精度檢測(cè)的檢測(cè)方法是運(yùn)用游標(biāo)卡尺 和千分尺對(duì)定位元件進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而判定定位元件能否繼續(xù) 使用。（2）定位元件位置精度檢測(cè)。夾具在使用過程中， 定位元件還會(huì)發(fā)生偏移，汽車焊裝夾具定位元件的位置精度 要求很高

5、，定位元件的位置精度變化用肉眼和普通測(cè)量工具 難以檢測(cè)，必須借助多關(guān)節(jié)三坐標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。但是在實(shí)際制造過程中，測(cè)量整套焊接夾具定位元件位 置精度需要的周期較長(zhǎng)，而夾具的使用又是非常頻繁，定位 元件的位置失效隨時(shí)可能會(huì)發(fā)生，為防止可能會(huì)發(fā)生的失效 造成大批量的車身精度偏差嚴(yán)重后果，焊接夾具的管理中除 了定期測(cè)量外，還釆用逆向管理方法，對(duì)車身精度進(jìn)行在線 重點(diǎn)部位全數(shù)檢測(cè)和離線定期整車檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)的車身精 度的數(shù)據(jù)分析，反過來管理夾具的精度。4、vectoron測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用科內(nèi)所用的vectoron多關(guān)節(jié)臂式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（以下 簡(jiǎn)稱vectoron）是便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，如圖2,它為麻煩 的現(xiàn)場(chǎng)

6、測(cè)量提供了一條便利的途徑，具有高精度、高速度、 很好的柔性、很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的能力，在服 務(wù)現(xiàn)場(chǎng)的前提下，能可靠、高效的滿足復(fù)雜多變的生產(chǎn)需求 尤其是豐富的、不斷擴(kuò)展的軟件功能，這一切使其在車身質(zhì) 量控制中發(fā)揮了愈來愈大的作用。vectoron的測(cè)頭安置非常 靈活，和其它光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)比較，它不需要測(cè)點(diǎn)的通視條件, 因此在一些測(cè)點(diǎn)通視條件較差的情況下（隱藏點(diǎn)），非常有 效，例如汽車車身內(nèi)點(diǎn)的測(cè)量等。由于具備了這些特點(diǎn)， vectoron足以勝任夾具精度的測(cè)量，也可用于部品的測(cè)量與 掃描，還用于沖壓車間中檢具的掃描和測(cè)量。用于生產(chǎn)過程 中檢測(cè)的三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)事實(shí)上已成為工藝過程的一個(gè)組

7、 成部分。vectoron的價(jià)值得到了充分的體現(xiàn)。下面是vectoron多關(guān)節(jié)臂式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的一些特點(diǎn), 以及在公司的應(yīng)用。4. 1工作原理vectoron能夠測(cè)量夾具的空間坐標(biāo)值，將此坐標(biāo)值與夾 具的理論值進(jìn)行比較，得出夾具的三維空間坐標(biāo)的偏差，利 用這些偏差值就可以分析、調(diào)整夾具，以達(dá)到提高車身幾何 尺寸的目的。便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的基本原理是利用測(cè)量機(jī) 探針獲取夾具定位元件坐標(biāo)值，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和處理， 反映被測(cè)夾具的真實(shí)形狀和數(shù)值。vectoron還具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：一，可從測(cè)定位置的任 意方向自由、輕巧、迅速地進(jìn)行探測(cè)；二，內(nèi)置可以適用所 有工件的自由安裝功能，無需機(jī)械性的定芯作業(yè)

8、；三，利用 大型圖標(biāo)菜單的對(duì)話形式操作，操作簡(jiǎn)單方便，可以避免誤 操作；四，即使在測(cè)定過程中，也可選擇、更換符合目的的 探頭；五，通過安裝非接觸傳感器，可以在無防暈光噴霧的 狀態(tài)下對(duì)工件表面進(jìn)行掃描，獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)云。這五個(gè)特點(diǎn)使 得vectoron成為關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中的佼佼者。4. 2軟件vectoron使用1讓ellajack軟件，它 適用于 windows2000/windowsxp操作系統(tǒng)，用于測(cè)量和檢查幾何形 狀零件（有數(shù)模或無數(shù)模零件），其優(yōu)越之處在于在接觸測(cè) 定功能的基礎(chǔ)上，還具有利用cad數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差解析功能的 非接觸測(cè)定軟件，可以利用cad數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)與cad數(shù)據(jù) 的位置偏差

9、量進(jìn)行矢量、彩色映像、文本顯示。這使得 vectoron大量的應(yīng)用于新夾具導(dǎo)入的工作中。4.3vectoron測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用1關(guān)于初始化確認(rèn)多關(guān)節(jié)的各轉(zhuǎn)動(dòng)部分的解碼器是否在正常工作狀 態(tài)。確認(rèn)多關(guān)節(jié)所建立的機(jī)械坐標(biāo)是否在0位置，如圖3, 這是保證三坐標(biāo)的硬件良好。2關(guān)于多關(guān)節(jié)的測(cè)定多關(guān)節(jié)對(duì)被測(cè)物進(jìn)行測(cè)量，需要對(duì)希望測(cè)量處以外的地 方取一點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)正，這一點(diǎn)叫做空點(diǎn)。這是因?yàn)槭褂们蛐?測(cè)頭進(jìn)行測(cè)量時(shí)，被測(cè)物和cad數(shù)據(jù)的有偏離方向，球的 中心才是測(cè)量的真正位置，所以要對(duì)球的半徑補(bǔ)正方向取一 空點(diǎn)。3坐標(biāo)系的生成在精確的測(cè)量工作中，正確地建立坐標(biāo)系與具有精確的 測(cè)量機(jī)、校驗(yàn)好的測(cè)頭一樣重要，根據(jù)測(cè)量

10、條件的不同，和 誤差要求的不同，坐標(biāo)系的生成方法可以分為兩大類：面軸 原點(diǎn)設(shè)定和3點(diǎn)做成，為使誤差達(dá)到誤差范圍以內(nèi)，可能需 要重復(fù)幾次才能生成合適的坐標(biāo)系。4在使用過程中要注意應(yīng)注意的問題：1vect0r0n測(cè)量設(shè)備測(cè)量臂的編碼器部分是最容易受損 的地方，測(cè)量設(shè)備精度下降大多和編碼器受到強(qiáng)烈的震動(dòng)有 關(guān)系。2測(cè)量過程中，輕拿輕放，特別注意測(cè)量臂撞到夾具3測(cè)量軟件初始化的過程中，要慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量臂，小心 的轉(zhuǎn)動(dòng)各個(gè)軸。4多關(guān)節(jié)在極限姿勢(shì)時(shí)，會(huì)發(fā)出低聲的警告音，這種情 況下請(qǐng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)臂調(diào)整多關(guān)節(jié)的位置。警告音發(fā)出時(shí)不能進(jìn) 行測(cè)量。5坐標(biāo)系建立時(shí)極性的判斷極性設(shè)定車身坐標(biāo)系采用右手定則來定義坐標(biāo)系，食

11、指代表t軸、 中指代表b軸、大拇指代表h軸，如圖7, t、b、h三個(gè)軸 所垂直的面相應(yīng)為t、b. h面，三個(gè)面也相互垂直，滿足右 手定則，依據(jù)向量代數(shù)和空間幾何的知識(shí)，可以運(yùn)用右手定 則，根據(jù)所需基準(zhǔn)軸的正方向，確定生成基準(zhǔn)軸的兩個(gè)面的 運(yùn)算生成基準(zhǔn)軸時(shí)，先選哪個(gè)面、后選哪個(gè)面，因?yàn)閮蓚€(gè)面 的x乘運(yùn)算中，順序不同，得到的基準(zhǔn)軸的方向是相反的。極性錯(cuò)誤的調(diào)整方法a. 調(diào)整基準(zhǔn)面，然后檢查極性，若錯(cuò)誤，再調(diào)整基準(zhǔn)軸。b. 調(diào)整基準(zhǔn)軸這樣就可以減少不必要的工時(shí)損耗，提高工作效率，縮 短夾具精度的檢測(cè)時(shí)間，更好地保證夾具精度。5、結(jié)束語在產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后，焊接夾具是保證車身裝焊精度的最 重要的因素。對(duì)焊

12、接夾具的定位銷、定位面的定期檢測(cè)、更 換或調(diào)整，可以保證焊接夾具的精度，從而保證整車車身的 精度?？傊瑠A具精度測(cè)量是維護(hù)夾具精度、改善車身幾何 精度的重要手段。車身是汽車的重要組成部分，車身焊接精度決定整車裝 配效果和性能，并直接關(guān)系汽車產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。近幾年, 我國(guó)汽車工業(yè)近發(fā)展較快，國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)汽車廠對(duì)于車身焊 接精度控制基本按以上各方面進(jìn)行，但總體上，與歐美、日 本等國(guó)家相比，我們?nèi)杂泻荛L(zhǎng)的一段距離。希望本文介紹的 夾具測(cè)量技術(shù)及夾具精度控制的思路，能拋磚引玉、給大家 以啟發(fā)，從中可以得到借鑒，在實(shí)際的夾具精度控制中得以 應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：1 林忠欽汽車車身制造質(zhì)量控制技術(shù)北京：機(jī)械工 業(yè)出版社，2005.