汽車覆蓋件檢具的原理及應用

1、汽車覆蓋件檢具的原理及應用作者：上海大眾汽車有限公司 朱正德摘要：結(jié)合應用實例介紹了汽車覆蓋件檢具的基本構(gòu)成、結(jié)構(gòu)特點及檢測原理。 關鍵詞：檢具，汽車覆蓋件 1 引言 汽車覆蓋件泛指汽車沖壓件、由沖壓件焊接而成的組件(分總成) 、車身骨架、各種內(nèi)飾件等。覆蓋件的制造質(zhì)量對整車質(zhì)量影響很大，對于轎車和各類客車尤顯重要。在覆蓋件的制造中，無論對于具有復雜空間幾何形狀的大型沖壓件、內(nèi)飾件、焊接分總成等，還是對于簡單的小型沖壓件、內(nèi)飾件等，較多采用專用檢測夾具(簡稱檢具) 作為主要檢測手段，用于控制工序間的產(chǎn)品質(zhì)量。檢具檢測具有迅速、準確、直觀、方便等優(yōu)點，尤其適合大批量

2、生產(chǎn)的需要。八十年代中期以來，隨著轎車和客車工業(yè)的迅速發(fā)展，覆蓋件檢具在國內(nèi)汽車行業(yè)的應用已相當廣泛。 2 覆蓋件檢具的構(gòu)成及特點 與機加工零件相比，汽車覆蓋件的檢測有以下特點： (1) 工件形狀往往較復雜、不規(guī)則，定位、支承、裝夾較困難；(2) 工件剛性一般較差，在檢測過程中容易因變形引起誤差；(3) 除少數(shù)小沖壓件外，通常將覆蓋件的尺寸基準置于車身坐標系中來處理，除了工件的一些特征部位(如孔、凸緣等) 相對于鄰近坐標線的距離尺寸在圖上予以標注外，對于大部分外形輪廓(特別是自由曲面) 并未給出尺寸數(shù)值。目前，至八十年代還普遍采用的以坐標網(wǎng)格標注尺寸的方式已逐漸被CAD&#

3、160;數(shù)據(jù)所取代。由設計部門提供的沖壓件、焊接件乃至車身的CAD 數(shù)據(jù)可同時作為制造模具、焊接夾具和檢具的尺寸依據(jù)。圖1 為一轎車車身坐標系示意圖。坐標原點位于前軸中點，沿X 、Y、Z 軸平行布置的網(wǎng)絡線以100mm 的間距穿過車身，用于確定車身上的所有位置點，借助這些網(wǎng)絡線可確定車身上每個零件的位置。當然，據(jù)此也可以制表方式作出以前曾使用的坐標網(wǎng)格標注尺寸。 圖1覆蓋件檢具是根據(jù)覆蓋件檢測的特點設計制作的，因此與常見的機加工檢具差別較大?，F(xiàn)以圖2和圖3 所示的兩種覆蓋件檢具為例，對其基本構(gòu)成和結(jié)構(gòu)特點作一說明。 圖2檢具主體為承載工件的型面(如圖3 中的件2) ，由可加

4、工的環(huán)氧樹脂制成。檢具骨架一般有兩種型式，一種是鋼管結(jié)構(gòu)(如圖2) ，另一種是鑄鋁結(jié)構(gòu)(如圖3 中的件1) 。圖2 所示結(jié)構(gòu)在型面與骨架之間還有一個疊合層，由玻璃纖維布和疊層樹脂組成。檢具骨架固定在鋼制或鋁制底座上，不同檢具的底座結(jié)構(gòu)各不相同，但均設置有基準塊，基準塊的作用是建立該檢具的坐標系，其上標注的尺寸值是參照車身坐標系確定的。圖2 中基準塊的底面和圖3 中的F 面即為一個坐標面(如設為X- Y) ，另外兩個坐標面X - Z 和Y - Z 在基準塊的側(cè)面(圖3中未表示出) 。為便于搬移，中、大型檢具通常配有四個可拆卸的輪子(如圖3 中的件10) ，或者制作一框式小車，直接將檢具“嵌入”其

5、間。 1. 鑄鋁骨架 2. 環(huán)氧樹脂型面 3.襯套 4.塞規(guī) 5.塞規(guī)座 6.杠桿式夾頭 7. 夾頭座 8. 檢具底座 9.搬運(起吊) 拉頭 10. 活動輪子 11. 過渡底板 圖33 覆蓋件檢具的原理及應用 一般來說，覆蓋件乃至車身的檢測要素主要為工件的外形(如輪廓、曲面形狀等) 以及特征部位(如孔、凸緣等) 的位置?，F(xiàn)將覆蓋件檢具的主要檢測原理及要點簡介如下。 3.1 工件的定位 工件正確、合理的定位是準確測量的基礎。覆蓋件在檢具上的定位方式主要有兩種： 將面定位塊與工件的自由曲面貼合，再以工件上的兩個孔作為定位孔，共同完成定位

6、。兩定位孔之一必須能在兩個方向限位，可采用錐形塞規(guī)(用于圓孔) 或棱形塞規(guī)(用于腰孔) 定位;另一定位孔則只能在一個方向限位，可采用棱形銷、削邊銷(用于腰孔) 或圓銷(用于圓孔) 定位，參見圖4。將面定位塊與工件自由曲面貼合，再在工件輪廓邊緣上設置擋塊，共同完成定位。輪廓定位點通常設置三點，即一個方向上設置兩點，另一方向上設置一點。 圖43.2 孔的檢測 孔的檢測內(nèi)容主要包括孔徑尺寸和孔的位置。用檢具檢測時通常可采用以下方法： 被測孔精度要求較低時，可采用劃線方式檢測，即在工件被測孔下方間隔1mm 處的檢具相應區(qū)域內(nèi)劃線，劃線區(qū)域的圓直徑(或正方形邊長) 應大于被測孔徑5m

7、m ，如圖5a 所示。圖中環(huán)形雙劃線的直徑D1 、D2 根據(jù)圖紙公差要求確定，此處D1 = D - 1 ，D2 = D + 1 。被測孔比較重要或精度要求較高時，可采用塞規(guī)和襯套方式檢測，如圖5b 所示。塞規(guī)形狀為一階梯狀的圓柱銷，與圖4 所示以孔定位用的塞規(guī)類似。塞規(guī)的工作部分為直徑D的圓柱，D< D ( D為工件上被測孔徑) ，其差值根據(jù)圖紙公差要求確定。埋入襯套處的型面做成凸臺形，襯套端面低于凸臺頂面約5mm。采用孔定位時，檢具型面上的基準孔也采用這種埋入襯套式結(jié)構(gòu)，但對應的塞規(guī)不同。需要時，工件上的孔徑也可采用游標卡尺測量。 圖53.3 外形輪廓的檢測 覆蓋件

8、的外形輪廓普遍具有不規(guī)則、呈自由曲面等特點，因此外形輪廓檢測的主要依據(jù)是檢具的型面，同時配合采用其它相應的檢測手段，如劃線比較、齊平比對、厚薄規(guī)檢查、游標卡尺及專用手持量具測量等。 以劃線方式檢測工件輪廓的方法與檢測孔類似，雙劃線也刻劃在檢具型面上，采用比較法對覆蓋件輪廓精度作出評價(圖3 所示檢具即用此方法) 。當輪廓精度要求較高時，可采用齊平比對方式進行檢測，這時評價工件輪廓精度的依據(jù)是檢具的相關型面，且應具有足夠的利用長度L (2530mm) 。圖6 為一些具有代表性的覆蓋件外形輪廓檢測示例。實際檢測時，往往還需借助如圖7 所示的專用量具。以圖6 中的a 、b、d、f 為例，實

9、施檢測時，將專用量具的底平面M緊貼在檢具的相關型面F 上，然后移動量具并記錄百分表讀數(shù)值的變化量(在開始測量前百分表需先對零) 。圖7 所示量具尺寸為參考尺寸，底座長度L 可按實際需要確定。對于圖6 中C、E的情況，采用專用量具檢測時只需將百分表測頭由球頭改為小平面即可。 圖6 1. 量具本體2. 千分表3. 旋鈕4. 緊固螺釘 圖7對覆蓋件自由曲面(平面為其特殊情況) 的檢測，通常采用在檢具型面上設置“3mm 測量面”的方式，該測量面由支承面(即“O”間隙面) 對工件進行定位后形成(參見圖6) 。覆蓋件的尺寸公差一般為±015mm 或±1mm

10、 ，其形狀誤差的確定方法有兩種：將插片式厚薄規(guī)組成不同厚度( 如間隔尺寸011mm) 的若干片，分別或組合使用進行測量。另一種應用較多的方法是采用如圖8a 所示的錐度尺進行測量。錐度尺可將插入深度轉(zhuǎn)換為間隙量，讀數(shù)值可達到011mm ，圖8b 為二種錐度尺測量情況。錐度尺雖然使用較方便，但其實際測量精度不太高。采用圖9 所示的兩種專用檢具可獲得較高的測量精度，且操作也十分方便。在現(xiàn)代檢具設計中，趨向于將測量面的間隙由3mm 擴大到5mm(參見圖9) 。 (a) (b) 圖8 圖93.4 斷面樣板和手持式組合量規(guī) 斷面樣板和手持式組合量規(guī)均用于配合檢具測量

11、覆蓋件的曲面形狀和工件上孔的位置，是否配置這兩種量具則取決于實際測量需要。當工件的尺寸和形狀精度要求較高，僅靠檢具型面及相應結(jié)構(gòu)不足以實現(xiàn)有效控制時，可在檢具周圍設置若干個斷面樣板，圖10 為斷面樣板的測量示例，其工作部分的型面與覆蓋件的被測表面應保持3mm 的間隙，以便各種專用量具檢測時使用。斷面樣板的板體材料一般為鋼或鋁等金屬，工作部分可用鋁或樹脂等制成。手持式組合量規(guī)是一種極限型塞規(guī)，但其作用不同于檢查銷或定位銷，它主要用于控制工件表面多個孔(包括非圓孔) 的尺寸及孔間位置度，其使用不與檢具本體發(fā)生關系。圖11 所示為轎車車門外板檢具對工件實施檢測時配合使用的組合量規(guī)測量示例，其檢測對象

12、為安裝車門把手的一組孔。左側(cè)圓柱銷用于檢測一圓孔，右側(cè)兩銷用于檢測一腰形孔，組合量規(guī)同時還可控制孔間的位置度。 圖10 圖113.5 工件的夾緊 覆蓋件在檢具中的檢測一般應在夾緊狀態(tài)下進行，夾緊方式主要有杠桿式夾頭夾緊和永久磁鐵夾緊兩種，夾緊點必須設置在“O”間隙面(即支承面)上，且夾緊點數(shù)量應盡可能少，夾緊位置應選擇在工件剛性較好的部位。 圖3 中的件6 即為杠桿式夾頭的應用實例。杠桿式夾頭已有系列化產(chǎn)品，制造廠可根據(jù)需要選用，同時還可配置不同型式和尺寸的支架或托架(如圖3 中的件7) 。 永久磁鐵夾緊方式近年來應用日趨廣泛，尤其在中小覆蓋件

13、檢具上使用較多。夾緊用永久磁鐵均為扁圓鈕扣形，已有系列化產(chǎn)品供應。永久磁鐵的配置方式有兩種： 將永久磁鐵嵌入支承塊中。將永久磁鐵對稱地嵌入支承塊兩側(cè)的型面內(nèi)(磁鐵上表面應低于定位表面012013mm) 。 大型覆蓋件的夾緊往往混合使用夾頭夾緊和磁鐵夾緊兩種方式，工件周圍采用杠桿式夾頭夾緊，中間支承塊則采用永久磁鐵夾緊。對覆蓋件和車身中少數(shù)較復雜的總成件(如前圍、車身骨架乃至車身等) ，可采用如圖12 所示的檢具進行檢測。 圖12被測工件(車身骨架或前圍總成等) 由四個臺階形立柱支承，并依靠其圓柱部分和環(huán)形面定位，定位孔一般選擇減振器孔等制造精度較高的孔。立柱固定在一穩(wěn)固的底

14、座上，被測工件兩側(cè)設置了若干個測量支架，每個支架上安裝了可水平移動的測量臂，其頂端裝有測頭，每個測頭對應測量焊接總成或車身上的某一被測部位。由于工件被測部位可分為型面上的孔和點，因此測頭也分為兩種類型，如圖13 所示。 圖13從圖中可看出，與型面上被測孔或點接觸的測爪形狀及結(jié)構(gòu)雖然不同，但均固定在一個帶讀數(shù)標尺的二維可調(diào)機械滑臺上，測孔用的測爪在軸向也裝有讀數(shù)標尺。當然，一些簡易型檢具的測頭結(jié)構(gòu)較簡單，不帶可讀數(shù)的二維滑臺，而是由操作者目測讀數(shù)，如圖14 所示。圖15 從另一方向顯示了用于測量車身分總成、車身骨架等覆蓋件的檢具狀況。 圖14 圖154 結(jié)語 必須指出，雖然汽車