鈑金件檢具設計

摘要：從汽車的結構入手，結合實例，講解了車身小沖壓件檢具設計的一般方法和步驟以及檢查具體設計造型的新思路，以及常見問題的解決方法在小檢具設計中提出。方法。關鍵詞：檢具設計、小沖壓件 1 介紹 車身沖壓件、分總成（通過焊接沖壓件制成）、車身骨架、各種內飾件等統(tǒng)稱為車身板件。面板的制造質量對整車的質量很重要，尤其是轎車和各種乘用車的焊接生產和整車的外觀有很大的影響，因此對其質量的檢驗成為了汽車制造商必不可少的工作。汽車制造商。對于我國重要的小型沖壓件，一般采用專用檢具（簡稱檢具）作為主要檢驗手段，控制工序間的產品質量。美國、德國、日本等汽車工業(yè)發(fā)達的國家都開始采用在線檢測設備來高效、快速地響應產品質量問題。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備，但由于技術和管理原因未能得到有效使用。而且，由于在線檢測設備成本高、技術要求高，在我國難以普及。適用于小型車身沖壓件的檢測。近年來，隨著汽車和客車行業(yè)的快速發(fā)展，車身板件檢測工具在國內汽車行業(yè)得到了廣泛的應用。國家經貿委已將檢具生產能力列入整車企業(yè)生產狀況考核程序。因此，設計制造操作方便、檢測精度高的專用檢測工具已成為眾多汽車制造商亟待解決的問題。

2 小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、檢具、斷面模型、主副定位銷和夾緊裝置組成。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。 檢具設計時，尺寸參考一般放在body坐標系中，在X、Y、Z方向每100mm畫一次坐標線，用底板上的參考塊和參考孔建立檢查工具的坐標系。車身沖壓件大多具有空間曲面、局部特征多、非軸對稱、剛性差等特點，定位、支撐、裝夾難度較大。目前，大部分車身沖壓件的檢測都是由數(shù)控機床根據(jù)數(shù)字模型和預定的加工程序一次性自動完成，自動完成所有需要加工的表面和孔。檢查材料多為環(huán)氧樹脂。檢測設計完成后，再根據(jù)檢測細節(jié)確定底板組件的位置和尺寸，并在需要檢測的關鍵部分建立橫截面模型。 3 檢具設計的一般步驟3.1 工件和檢測具體設計建模首先要參考零件圖分析工件，初步擬定檢具設計平面圖，確定參考面，檢測工具的不平整度，測試截面、定位面等，并簡單繪制其二維示意圖。在檢具設計中，檢具的具體設計建模是關鍵，它直接影響檢具能否準確檢測工件的質量。由于車身面板以自由曲面為主的特性，“從實物逆向搜索”是目前通用的建模方法。逆向搜索是一種基于現(xiàn)有工件或物理原型構建具有特定形狀和結構的原型模型，利用激光掃描儀采集數(shù)據(jù)，經過數(shù)據(jù)處理、三維重建等過程的方法。

我們使用激光掃描儀掃描標準工件表面，主要基于點云采集工件表面特征信息，將點坐標轉換為車身坐標，并使用surfacer軟件對點信息進行處理獲取工件表面。生成最終的自由曲面模型；同時，可以通過點云到表面的最大和最小距離檢測生成的原型模型。需要注意的是，此時得到的模型是沒有厚度的片狀模型。需要根據(jù)掃描儀掃描的表面來區(qū)分型號是工件的內表面還是外表面，這對于檢測的詳細設計尤為重要。為了實現(xiàn)檢測工具對工件自由曲面的檢測，檢測面與工件內表面一般保持3或5mm的恒定間隙。 CNC加工機床可以根據(jù)設計的曲面數(shù)字模型滿足更高的精度要求。工件表面的偏差可以通過量規(guī)表面的往復運動和專用量具來測量。檢測工件外輪廓的方法主要有兩種。設計相應的檢測工具時： ①檢測面沿工件外輪廓切線向外延伸約20mm； ②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，將工件表面向內偏移3或5mm的距離（如果生成的工件模型是外表面，則在進行偏移時要加上工件的厚度），以及然后將曲面輪廓的切線或法線延伸20mm得到檢測體的檢測面，然后拉伸到參考平面一定距離即為檢測體模型。由于車身覆蓋件的復雜性，在生成檢測面時往往需要將上述兩種方法結合起來。但是，對于一些特殊的配置文件，這仍然很難實現(xiàn)。

圖2為復雜形狀的加工示意圖。圖中，發(fā)動機支架的工件表面在第一和第二處明顯自相交和干涉。為了保證檢測到工件的主要輪廓，犧牲了具有垂直高度差的拐角處的檢測，生成如圖所示的檢測。對于特定的表面，最后在被檢混凝土表面沿工件輪廓和間隔3mm處劃雙劃線，以方便工件輪廓的檢測。當然，在檢具（尤其是檢具）的設計中會遇到很多類似的問題，需要對檢具的原理有透徹的理解和體會。 3.2 橫截面模型的設計與建模 工件關鍵面的檢測一般是通過橫截面模型來實現(xiàn)的。檢具斷面模型分為旋轉式和插入式兩種。當截面模型的跨度超過300mm時，保證垂直方向的檢測精度通常設計為插入式。檢測面檢測工件的內表面，截面模板用于檢測臨界截面的外表面。一般工作面距工件外表面2-3mm。建模方法和檢查工具表面相似。斷面模型的板體材料一般為鋼或鋁等金屬，工作面部分可由鋁或樹脂制成。復雜形狀的橫截面模板在旋轉或插入時會發(fā)生干涉。在實際設計中，可以分段加工，如圖3所示。如果設置為插入式截面模板，會干擾工件的定位銷；如果設置為單回轉式，由于工件本身的多次折疊，會干擾檢測體或工件，故設計為兩個獨立的回轉段。該模型能夠滿足綜合測試的要求。

3.3 工件的定位和夾緊 工件正確、合理的定位是準確測量的基礎。車身蓋在檢具上的定位方法主要通過定位孔與卡盤的夾持定位或與永磁體的夾持配合來完成。隨著檢測工具在車身制造中的廣泛應用，無論是杠桿式活動卡盤還是永磁體，都有一系列產品可供選擇?；顒涌ūP還配有不同類型和尺寸的支架或支架。大多數(shù)車身面板都有主定位孔和輔助定位孔。主要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?；蛘吡庑尾邃N來限制ZXYZ四個方向的自由度。設計檢測工具時，在檢測體上定位孔位置打孔（以插入定位銷襯套為準），并給出定位孔的體坐標。同時，在工件剛性好、分布合理的位置設置定位墊片和活動卡盤，保證工件定位牢固。設計時應盡量減少夾持點的數(shù)量，以保證活動卡盤在工作時不干擾其他零件?？紤]到工人的方便，最終給出了定位墊上表面中心的車身坐標。 3.4 底板組件的設計將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，保證檢測體有足夠的力量。同時，盡量使檢測體的底面，即地板總成的上表面（基面）在車身坐標系的整數(shù)位置上。檢測體的底板總成一般由底板、槽鋼（必要時在加工中）、定位塊和萬向輪組成。基板經檢測體固定后，其他部位可根據(jù)實際情況選用標準型號。

3.5 孔檢測 車身沖壓件中很多重要的孔和法蘭需要單獨檢測。在檢查工具的設計中檢具設計，通常在檢查體的上表面增加一個約1mm厚的凸臺。凸臺中心與工件孔中心在同一軸線上，直徑比孔直徑大5mm。凸臺檢測采用雙劃線方式。當被測孔的精度要求較高時，用定位孔用塞規(guī)和襯套進行檢測。 4 結論 在大型車身覆蓋件中，由于檢測對象形狀復雜、體積龐大、生產成本高、靈活性差，難以快速獲取大量準確信息，已逐漸被檢測通過先進的自動化。手段（如在線檢測系統(tǒng)）取代了，但是對于大批量生產的小型沖壓件的檢測檢具設計，目前我國的汽車生產企業(yè)還是主要依靠這類檢測工具。頂部