汽車覆蓋件檢測儀原理及應(yīng)用

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摘要：結(jié)合應(yīng)用實例介紹汽車面板檢測儀的基本組成、結(jié)構(gòu)特點及檢測原理。

關(guān)鍵詞：檢具、汽車覆蓋件

1 簡介

汽車覆蓋件一般是指汽車沖壓件、沖壓件焊接而成的零部件（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，它對轎車和各種乘用車尤為重要。在覆蓋件的制造中，無論是大型沖壓件、內(nèi)飾件、空間幾何形狀復(fù)雜的焊接子組件，還是簡單的小型沖壓件、內(nèi)飾件等，專用的檢測治具（簡稱檢具）作為主要檢測方法，用于控制工序間的產(chǎn)品質(zhì)量。檢具檢測具有快速、準(zhǔn)確、直觀、方便等優(yōu)點，特別適合大批量生產(chǎn)的需要。自 1980 年代中期以來，

2 蓋板檢測工具的組成及特點

網(wǎng)格尺寸標(biāo)注方法已逐漸被 CAD 數(shù)據(jù)所取代。設(shè)計部門提供的沖壓件、焊接件甚至車身的CAD數(shù)據(jù)，可作為制造模具、焊接治具和檢具尺寸的依據(jù)。圖1為車身坐標(biāo)系示意圖。坐標(biāo)原點位于前軸中點，沿X、Y、Z軸平行排列的網(wǎng)線以100mm的距離穿過車身，確定車身上的所有位置點。這些網(wǎng)線可以用來確定車身各部分的位置。當(dāng)然根據(jù)這個，也可以用之前用過的坐標(biāo)網(wǎng)格來做尺寸。設(shè)計部門提供的沖壓件、焊接件甚至車身的CAD數(shù)據(jù)，可作為制造模具、焊接治具和檢具尺寸的依據(jù)。圖1為車身坐標(biāo)系示意圖。坐標(biāo)原點位于前軸中點，沿X、Y、Z軸平行排列的網(wǎng)線以100mm的距離穿過車身，確定車身上的所有位置點。這些網(wǎng)線可以用來確定車身各部分的位置。當(dāng)然根據(jù)這個，也可以用之前用過的坐標(biāo)網(wǎng)格來做尺寸。設(shè)計部門提供的沖壓件、焊接件甚至車身的CAD數(shù)據(jù)，可作為制造模具、焊接治具和檢具尺寸的依據(jù)。圖1為車身坐標(biāo)系示意圖。坐標(biāo)原點位于前軸中點，沿X、Y、Z軸平行排列的網(wǎng)線以100mm的距離穿過車身，確定車身上的所有位置點。這些網(wǎng)線可以用來確定車身各部分的位置。當(dāng)然根據(jù)這個，也可以用之前用過的坐標(biāo)網(wǎng)格來做尺寸。設(shè)計部門提供的焊接件甚至車身都可以作為制造模具、焊接夾具和檢測工具尺寸的依據(jù)。圖1為車身坐標(biāo)系示意圖。坐標(biāo)原點位于前軸中點，沿X、Y、Z軸平行排列的網(wǎng)線以100mm的距離穿過車身，確定車身上的所有位置點。這些網(wǎng)線可以用來確定車身各部分的位置。當(dāng)然根據(jù)這個，也可以用之前用過的坐標(biāo)網(wǎng)格來做尺寸。設(shè)計部門提供的焊接件甚至車身都可以作為制造模具、焊接夾具和檢測工具尺寸的依據(jù)。圖1為車身坐標(biāo)系示意圖。坐標(biāo)原點位于前軸中點，沿X、Y、Z軸平行排列的網(wǎng)線以100mm的距離穿過車身，確定車身上的所有位置點。這些網(wǎng)線可以用來確定車身各部分的位置。當(dāng)然根據(jù)這個，也可以用之前用過的坐標(biāo)網(wǎng)格來做尺寸。坐標(biāo)原點位于前軸中點，沿X、Y、Z軸平行排列的網(wǎng)線以100mm的距離穿過車身，確定車身上的所有位置點。這些網(wǎng)線可以用來確定車身各部分的位置。當(dāng)然根據(jù)這個，也可以用之前用過的坐標(biāo)網(wǎng)格來做尺寸。坐標(biāo)原點位于前軸中點，沿X、Y、Z軸平行排列的網(wǎng)線以100mm的距離穿過車身，確定車身上的所有位置點。這些網(wǎng)線可以用來確定車身各部分的位置。當(dāng)然根據(jù)這個，也可以用之前用過的坐標(biāo)網(wǎng)格來做尺寸。

圖1

蓋板檢測儀是根據(jù)蓋板檢測的特點設(shè)計制造的，與普通的機(jī)加工檢測工具有很大的不同?，F(xiàn)在以圖2和圖3所示的兩種蓋板檢測工具為例，說明它們的基本組成和結(jié)構(gòu)特點。

圖2

并在其上標(biāo)明 的大小值是參考身體坐標(biāo)系確定的。圖2中參考塊的底面和圖3中的F面為一個坐標(biāo)面（如X'-Y'），另外兩個坐標(biāo)面XZ和YZ在參考塊的一側(cè)（不如圖 3 所示）。為方便移動，中大型檢具通常配備四個可拆卸的輪子（圖3中的件10)），或制作一個框架式手推車，直接將檢測工具“嵌入”其中。

1.鑄鋁框架2.環(huán)氧樹脂型材3.襯套4.塞規(guī)5.塞規(guī)座6.杠桿夾頭

7. 卡盤座8. 檢具座9. 搬運(yùn)（提升）滑塊10. 活動輪11. 過渡座

圖 3

3 蓋板檢測工具的原理及應(yīng)用

一般來說，覆蓋件乃至車身的檢測要素主要是工件的形狀（如輪廓、曲面形狀等）和特征部位（如孔、法蘭等）的位置。下面介紹蓋板檢測儀的主要檢測原理和要點。

3.1 工件定位

工件正確、合理的定位是準(zhǔn)確測量的基礎(chǔ)。檢具上蓋的定位主要有兩種方式： ① 將表面定位塊與工件的自由曲面配合，然后將工件上的兩個孔作為定位孔一起完成定位。兩個定位孔之一必須能在兩個方向上限位，可用錐形塞規(guī)（圓孔用）或棱形塞規(guī)（腰孔用）定位；另一個定位孔只能在一個方向上限位，可以使用棱柱銷、倒角銷（用于腰孔）或圓銷（用于圓孔）定位，見圖4。 ②將表面定位塊與自由曲面配合工件表面，然后在工件輪廓的邊緣設(shè)置一個擋塊，一起完成定位。輪廓定位點通常設(shè)置在三點，即一個方向兩點，另一方向一點。

圖 4

3.2 孔檢測

孔的檢查內(nèi)容主要包括孔的尺寸和孔的位置。用檢具檢查通常可采用以下方法： ①當(dāng)被測孔精度較低時，可采用標(biāo)記法進(jìn)行檢查，即每隔1mm的檢具相應(yīng)區(qū)域在工件被測孔的下方進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記區(qū)域的圓直徑（或正方形的邊長）應(yīng)比被測孔徑大5mm，如圖5a所示。圖中雙虛線的直徑D1和D2根據(jù)圖紙公差要求確定，其中D1=D-1，D2=D+1。 ②當(dāng)被測孔比較重要或精度要求較高時，塞規(guī)和套管法可用于測試，如圖 5b 所示。塞規(guī)的形狀為階梯圓柱銷汽車檢具，類似于圖4所示用于孔定位的塞規(guī)。塞規(guī)的工作部分是一個直徑為D′、D′的圓柱體

圖 5

3.3 形狀輪廓檢測

蓋子的輪廓一般是不規(guī)則的、自由形狀的，所以輪廓檢測的主要依據(jù)是檢具的輪廓。同時采用其他相應(yīng)的檢測方法，如劃線比對、齊平比對、測厚儀檢測、游標(biāo)卡尺和專用手持測量工具等。

劃線檢測工件輪廓的方法與檢查孔的檢測方法類似。檢具表面也刻有雙劃線，用比較法評價蓋板的輪廓精度（該方法用于圖3所示的檢具）。當(dāng)輪廓精度較高時，可采用齊平比較法進(jìn)行檢查。此時，評價工件輪廓精度的依據(jù)是檢具的相關(guān)輪廓，應(yīng)有足夠的利用長度L（25-30mm）。圖 6 顯示了一些具有代表性的封面輪廓檢測示例。在實際測試中，經(jīng)常需要用到圖7所示的專用量具。以圖6中的a、b、d、f為例。在進(jìn)行測試時，將專用量具的底面M緊貼量具的相關(guān)輪廓F，然后移動量具，記錄千分表讀數(shù)值的變化。數(shù)量（在開始測量之前需要將千分表歸零）。圖7所示標(biāo)距尺寸為參考尺寸，基長L可根據(jù)實際需要確定。對于圖 6 中的 C 和 E 的情況，使用專用測量工具時，只需將千分表探頭從球頭改為小平面即可。數(shù)量（在開始測量之前需要將千分表歸零）。圖7所示標(biāo)距尺寸為參考尺寸，基長L可根據(jù)實際需要確定。對于圖 6 中的 C 和 E 的情況，使用專用測量工具時，只需將千分表探頭從球頭改為小平面即可。數(shù)量（在開始測量之前需要將千分表歸零）。圖7所示標(biāo)距尺寸為參考尺寸，基長L可根據(jù)實際需要確定。對于圖 6 中的 C 和 E 的情況，使用專用測量工具時，只需將千分表探頭從球頭改為小平面即可。

圖 6

1. 量具本體2. 千分表3. 旋鈕4. 緊固螺絲

圖 7

蓋板自由曲面的檢驗（平面為特例）通常采用在量規(guī)表面設(shè)置“3mm測量面”的方法。測量面由支撐面（即“O”形間隙面）定位。成型后（見圖6)。蓋板尺寸公差一般為±015mm或±1mm，形狀誤差有兩種確定方法：①插入式測厚儀由不同厚度（如如間隔尺寸 011mm) 幾件，單獨(dú)使用或組合測量。 ②另一種更廣泛使用的方法是使用如圖 8a 所示的錐度尺。錐度尺可以將插入深度轉(zhuǎn)換為間隙量，讀數(shù)值可達(dá)011mm。圖 8b 顯示了兩種錐度尺的測量結(jié)果。錐度尺雖然使用起來比較方便，但它的實際測量精度并不是很高。圖9所示的兩種專用檢測工具可以獲得更高的測量精度，操作非常方便。在現(xiàn)代檢具設(shè)計中，測量面之間的間隙往往從3mm擴(kuò)大到5mm（見圖9)。

(a) (b)

圖 8

圖9

3.4 分段模型和手持式組合儀表

橫截面模板和手持式組合量規(guī)均用于用量規(guī)測量蓋子的曲面形狀和工件上孔的位置。是否配置這兩個儀表取決于實際測量需要。當(dāng)對工件尺寸和形狀精度要求較高，僅靠檢具輪廓及相應(yīng)結(jié)構(gòu)不足以實現(xiàn)有效控制時，可在檢具周圍設(shè)置多個斷面模板。圖 10 為截面模板的測量實例，其工作部分型材與蓋板被測面之間應(yīng)有 3mm 的間隙，以便用于各種專用測量工具。截面模型的板體材料一般為鋼或鋁等金屬，工作部分可由鋁或樹脂制成。手持式組合規(guī)是一種限位塞規(guī)，但其功能與止回銷或定位銷不同。主要用于控制工件表面多個孔（包括非圓形孔）的大小和位置。它與檢查工具的主體有關(guān)系。圖11所示為車門外板檢測工具檢測工件時使用的組合量規(guī)示例。檢查對象是一組安裝門把手的孔。左邊的圓柱銷用于檢測圓孔，右邊的兩個銷用于檢測腰形孔。組合規(guī)還可以控制孔之間的位置。手持式組合規(guī)是一種限位塞規(guī)，但其功能與止回銷或定位銷不同。主要用于控制工件表面多個孔（包括非圓形孔）的大小和位置。它與檢查工具的主體有關(guān)系。圖11所示為車門外板檢測工具檢測工件時使用的組合量規(guī)示例。檢查對象是一組安裝門把手的孔。左邊的圓柱銷用于檢測圓孔，右邊的兩個銷用于檢測腰形孔。組合規(guī)還可以控制孔之間的位置。手持式組合規(guī)是一種限位塞規(guī)，但其功能與止回銷或定位銷不同。主要用于控制工件表面多個孔（包括非圓形孔）的大小和位置。它與檢查工具的主體有關(guān)系。圖11是車門外板檢測工具檢測工件時使用的組合量規(guī)示例。檢查對象是一組安裝門把手的孔。左邊的圓柱銷用于檢測圓孔，右邊的兩個銷用于檢測腰形孔。組合規(guī)還可以控制孔之間的位置。主要用于控制工件表面多個孔（包括非圓形孔）的大小和位置。它與檢查工具的主體有關(guān)系。圖11所示為車門外板檢測工具檢測工件時使用的組合量規(guī)示例。檢查對象是一組安裝門把手的孔。左邊的圓柱銷用于檢測圓孔，右邊的兩個銷用于檢測腰形孔。組合規(guī)還可以控制孔之間的位置。主要用于控制工件表面多個孔（包括非圓形孔）的大小和位置。它與檢查工具的主體有關(guān)系。圖11所示為車門外板檢測工具檢測工件時使用的組合量規(guī)示例。檢查對象是一組安裝門把手的孔。左邊的圓柱銷用于檢測圓孔，右邊的兩個銷用于檢測腰形孔。組合規(guī)還可以控制孔之間的位置。圖11所示為車門外板檢測工具檢測工件時使用的組合量規(guī)示例。檢查對象是一組安裝門把手的孔。左邊的圓柱銷用于檢測圓孔，右邊的兩個銷用于檢測腰形孔。組合規(guī)還可以控制孔之間的位置。圖11所示為車門外板檢測工具檢測工件時使用的組合量規(guī)示例。檢查對象是一組安裝門把手的孔。左邊的圓柱銷用于檢測圓孔，右邊的兩個銷用于檢測腰形孔。組合規(guī)還可以控制孔之間的位置。

圖10

圖11

3.5 工件夾緊

檢具中蓋板的檢查一般應(yīng)在夾緊狀態(tài)下進(jìn)行。夾緊方式主要有杠桿式卡盤夾緊和永磁夾緊。夾緊點必須設(shè)置在“O”形間隙面（即支撐面上），夾緊點的數(shù)量應(yīng)盡量少，夾緊位置應(yīng)選擇在剛性較好的部位。工件。

圖 3 中的零件 6 是杠桿卡盤的應(yīng)用示例。杠桿夾頭有一系列產(chǎn)品，制造商可以根據(jù)需要選擇，也可以配備不同類型和尺寸的支架或支架（如圖37).

永磁夾緊方式近年來應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在中小型覆蓋件的檢測工具中。夾持用永磁體均為扁圓鈕形，已提供系列產(chǎn)品。配置永磁體有兩種方式： ① 將永磁體嵌入支撐塊中。② 將永磁體對稱嵌入支撐塊兩側(cè)的成型面（磁鐵上表面應(yīng)低于定位面012～013mm）。

大型覆蓋件的裝夾常采用卡盤裝夾和磁鐵裝夾的混合方式。杠桿式卡盤用于圍繞工件夾緊汽車檢具，中間支撐塊用永磁體夾緊。對于車蓋和車身中一些比較復(fù)雜的組件（如前壁、車身框架甚至車身等），可以使用如圖12所示的檢測工具進(jìn)行測試。

圖12

被測工件（車身框架或前壁組件等）由四個階梯柱支撐，并由圓柱部分和環(huán)形表面定位。定位孔一般為減震器孔等制造精度較高的孔。柱子固定在穩(wěn)定的底座上。待測工件兩側(cè)設(shè)置若干測量支架。每個支架上都安裝了一個可水平移動的測量臂。立柱頂部裝有測量頭。每個測量頭對應(yīng)一個測量焊接組件?；蛘弑粶y身體的某個部位。由于工件被測部位在輪廓上可分為孔和點，因此探頭也分為兩種，如圖13所示。

圖 13

從圖中可以看出，雖然與表面被測孔或點接觸的量爪形狀和結(jié)構(gòu)不同，但都固定在一個帶有讀數(shù)刻度的二維可調(diào)機(jī)械滑臺上。 . 軸向還安裝了讀數(shù)刻度。當(dāng)然，一些簡易檢具的探頭結(jié)構(gòu)比較簡單，沒有可讀取的二維滑臺，但操作者目視檢查讀數(shù)，如圖14所示。 圖15顯示檢具的狀態(tài)用于從另一個方向測量車身分總成、車身骨架等覆蓋件。

圖 14

圖 15

4。結(jié)論

必須指出的是，雖然汽車覆蓋件檢測工具在量產(chǎn)方面具有一定的優(yōu)勢，但這些檢測工具大多形狀復(fù)雜、體積龐大、生產(chǎn)周期長、成本高，且檢測對象單一，檢測靈活性較差。 . 此外，檢具的工作特性決定了很難快速獲取大量準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)并據(jù)此監(jiān)控生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)。逐漸失去了在面板和車身在線檢測方面的領(lǐng)先地位，尤其是對大型焊接總成和車身的檢測?，F(xiàn)代汽車制造廠很少使用圖12和圖15這樣的大型檢測工具。（結(jié)尾）