汽車面板檢具的原理及應(yīng)用

1 簡介

罩蓋的制造質(zhì)量對(duì)整車質(zhì)量影響很大，對(duì)轎車和各類乘用車尤為重要。汽車蓋板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。子總成等，或?qū)τ诤唵蔚男⌒蜎_壓件、內(nèi)飾件等，以專用檢測(cè)夾具（簡稱檢具）為主要檢測(cè)手段，用于控制工序間的產(chǎn)品質(zhì)量。該檢具具有快速、準(zhǔn)確、直觀、方便等優(yōu)點(diǎn)，特別適合大批量生產(chǎn)的需要。自 1980 年代中期以來，

2 蓋板檢具的組成及特點(diǎn)

設(shè)計(jì)部門提供的沖壓件、焊接件甚至車身的CAD數(shù)據(jù)，可以同時(shí)作為制造模具、焊接治具和檢具的尺寸依據(jù)。圖1為車身坐標(biāo)系示意圖。坐標(biāo)原點(diǎn)在前軸中點(diǎn)，沿X、Y、Z軸平行排列的網(wǎng)線以100mm的距離穿過車身，用于確定車體上的所有位置點(diǎn)身體。每個(gè)部分的位置。當(dāng)然，之前使用過的網(wǎng)格尺寸也可以相應(yīng)的制表。圖1為車身坐標(biāo)系示意圖。坐標(biāo)原點(diǎn)在前軸中點(diǎn)，沿X、Y、Z軸平行排列的網(wǎng)線以100mm的距離穿過車身，用于確定車體上的所有位置點(diǎn)身體。每個(gè)部分的位置。當(dāng)然，之前使用過的網(wǎng)格尺寸也可以相應(yīng)的制表。圖1為車身坐標(biāo)系示意圖。坐標(biāo)原點(diǎn)在前軸中點(diǎn)，沿X、Y、Z軸平行排列的網(wǎng)線以100mm的距離穿過車身，用于確定車體上的所有位置點(diǎn)身體。每個(gè)部分的位置。當(dāng)然，之前使用過的網(wǎng)格尺寸也可以相應(yīng)的制表。

圖1

罩面檢具是根據(jù)罩面檢具的特點(diǎn)設(shè)計(jì)制造的，與普通的機(jī)加工檢具有很大區(qū)別?，F(xiàn)以圖2和圖3所示的兩種蓋板檢測(cè)工具為例，說明其基本結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

圖 2

檢具的主體是工件的輪廓（如圖32)），由可加工的環(huán)氧樹脂制成。檢具骨架一般有兩種，一種是鋼管結(jié)構(gòu)（如圖2)）。@2) ，另一種是鑄鋁結(jié)構(gòu)（如圖3 1) 。圖2所示的結(jié)構(gòu)在型材和骨架之間也有一個(gè)疊加層，由玻璃纖維布和層壓層制成) 它由樹脂層組成。檢查工具的框架固定在鋼或鋁底座上。不同檢具的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不同，但都配備有參考?jí)K。參考?jí)K的作用是建立檢具的坐標(biāo)系。框架的尺寸值是參照身體坐標(biāo)系確定的。圖2中參考?jí)K的底面和圖3中的F面為一個(gè)坐標(biāo)面（例如設(shè)置為X'-Y'），另外兩個(gè)坐標(biāo)面XZ和Y-Z在參考?jí)K（圖 3 中未顯示）。為了便于運(yùn)輸，中大型檢具通常配備四個(gè)可拆卸的輪子（圖3中的10)件，或者制作一個(gè)框架臺(tái)車，直接將檢具“嵌入”其中。另外兩個(gè)坐標(biāo)面XZ和Y-Z在參考?jí)K的一側(cè)（圖3中未示出）。為了便于運(yùn)輸，中大型檢具通常配備四個(gè)可拆卸的輪子（圖3中的10)件，或者制作一個(gè)框架臺(tái)車，直接將檢具“嵌入”其中。另外兩個(gè)坐標(biāo)面XZ和Y-Z在參考?jí)K的一側(cè)（圖3中未示出）。為了便于運(yùn)輸，中大型檢具通常配備四個(gè)可拆卸的輪子（圖3中的10)件，或者制作一個(gè)框架臺(tái)車，直接將檢具“嵌入”其中。

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

7.卡盤座8.量規(guī)底座9.搬運(yùn)（提升）拉拔器10.主動(dòng)輪11.過渡底板

圖 3

3 蓋板檢具的原理及應(yīng)用

一般來說，罩蓋乃至機(jī)體的檢測(cè)要素主要是工件的形狀（如輪廓、曲面形狀等）和特征部位的位置（如孔、法蘭等）?，F(xiàn)將封面檢測(cè)工具的主要檢測(cè)原理和要點(diǎn)簡單介紹如下。

3.1 工件定位

工件的正確、合理定位是準(zhǔn)確測(cè)量的基礎(chǔ)。將罩蓋在檢具上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(gè)孔作為定位孔，一起完成定位。兩個(gè)定位孔中的一個(gè)必須能在兩個(gè)方向上限位，可以用錐形塞規(guī)（圓孔用）或棱柱塞規(guī)（腰孔用）定位；另一個(gè)定位孔只能限制在一個(gè)方向。定位可采用棱柱銷、倒角銷（用于腰孔）或圓銷（用于圓孔），見圖4。 ②將表面定位塊安裝在工件的自由曲面上，然后在工件輪廓的邊緣設(shè)置一個(gè)擋塊，一起完成定位。輪廓錨點(diǎn)通常設(shè)置為三個(gè)點(diǎn)，即一個(gè)方向設(shè)置兩個(gè)點(diǎn)汽車檢具，另一個(gè)方向設(shè)置一個(gè)點(diǎn)。

圖 4

3.2孔檢測(cè)

孔洞的檢測(cè)內(nèi)容主要包括孔洞的大小和孔洞的位置。使用檢具時(shí)通?？梢圆捎靡韵路椒ǎ孩佼?dāng)被測(cè)孔的精度較低時(shí)，可以采用劃線法進(jìn)行檢測(cè)，即在檢具相應(yīng)區(qū)域劃一條線在工件被測(cè)孔下方1mm的間隔處，劃線區(qū)域?yàn)閳A的直徑（或正方形的邊長），應(yīng)比被測(cè)孔徑大5mm，如圖5a所示。圖中圓形雙點(diǎn)劃線的直徑D1和D2根據(jù)圖紙的公差要求確定，其中D1=D-1，D2=D+1。②當(dāng)被測(cè)孔較重要或精度較高時(shí)，可以采用塞規(guī)和套管法進(jìn)行檢測(cè)，如圖5b所示。塞規(guī)的形狀為階梯圓柱銷，與圖4所示塞規(guī)類似，用于孔定位。塞規(guī)的工作部分是一個(gè)直徑為D'的圓柱體，D'<D（D為工件上被測(cè)孔徑），其差值根據(jù)圖紙的公差要求確定。嵌入襯套的型材制成凸臺(tái)形狀，襯套端面比凸臺(tái)頂面低5mm左右。使用孔定位時(shí)，量規(guī)面上的基準(zhǔn)孔也采用這種嵌入式襯套結(jié)構(gòu)，但對(duì)應(yīng)的塞規(guī)不同。需要時(shí)，也可用游標(biāo)卡尺測(cè)量工件上的孔徑。如圖 5b 所示。塞規(guī)的形狀為階梯圓柱銷，與圖4所示塞規(guī)類似，用于孔定位。塞規(guī)的工作部分是一個(gè)直徑為D'的圓柱體，D'<D（D為工件上被測(cè)孔徑），其差值根據(jù)圖紙的公差要求確定。嵌入襯套的型材制成凸臺(tái)形狀，襯套端面比凸臺(tái)頂面低5mm左右。使用孔定位時(shí)，量規(guī)面上的基準(zhǔn)孔也采用這種嵌入式襯套結(jié)構(gòu)，但對(duì)應(yīng)的塞規(guī)不同。需要時(shí)，也可用游標(biāo)卡尺測(cè)量工件上的孔徑。如圖 5b 所示。塞規(guī)的形狀為階梯圓柱銷，與圖4所示塞規(guī)類似，用于孔定位。塞規(guī)的工作部分是一個(gè)直徑為D'的圓柱體，D'<D（D為工件上被測(cè)孔徑），其差值根據(jù)圖紙的公差要求確定。嵌入襯套的型材制成凸臺(tái)形狀，襯套端面比凸臺(tái)頂面低5mm左右。使用孔定位時(shí)，量規(guī)面上的基準(zhǔn)孔也采用這種嵌入式襯套結(jié)構(gòu)，但對(duì)應(yīng)的塞規(guī)不同。需要時(shí)汽車檢具，也可用游標(biāo)卡尺測(cè)量工件上的孔徑。類似于圖 4 所示的塞規(guī)用于孔定位。塞規(guī)的工作部分是一個(gè)直徑為D'的圓柱體，D'<D（D為工件上被測(cè)孔徑），其差值根據(jù)圖紙的公差要求確定。嵌入襯套的型材制成凸臺(tái)形狀，襯套端面比凸臺(tái)頂面低5mm左右。使用孔定位時(shí)，量規(guī)面上的基準(zhǔn)孔也采用這種嵌入式襯套結(jié)構(gòu)，但對(duì)應(yīng)的塞規(guī)不同。需要時(shí)，也可用游標(biāo)卡尺測(cè)量工件上的孔徑。類似于圖 4 所示的塞規(guī)用于孔定位。塞規(guī)的工作部分是一個(gè)直徑為D'的圓柱體，D'<D（D為工件上被測(cè)孔徑），其差值根據(jù)圖紙的公差要求確定。嵌入襯套的型材制成凸臺(tái)形狀，襯套端面比凸臺(tái)頂面低5mm左右。使用孔定位時(shí)，量規(guī)面上的基準(zhǔn)孔也采用這種嵌入式襯套結(jié)構(gòu)，但對(duì)應(yīng)的塞規(guī)不同。需要時(shí)，也可用游標(biāo)卡尺測(cè)量工件上的孔徑。D（D為工件上測(cè)得的孔徑），其差值根據(jù)圖紙的公差要求確定。嵌入襯套的型材制成凸臺(tái)形狀，襯套端面比凸臺(tái)頂面低5mm左右。使用孔定位時(shí)，量規(guī)面上的基準(zhǔn)孔也采用這種嵌入式襯套結(jié)構(gòu)，但對(duì)應(yīng)的塞規(guī)不同。需要時(shí)，也可用游標(biāo)卡尺測(cè)量工件上的孔徑。D（D為工件上測(cè)得的孔徑），其差值根據(jù)圖紙的公差要求確定。嵌入襯套的型材制成凸臺(tái)形狀，襯套端面比凸臺(tái)頂面低5mm左右。使用孔定位時(shí)，量規(guī)面上的基準(zhǔn)孔也采用這種嵌入式襯套結(jié)構(gòu)，但對(duì)應(yīng)的塞規(guī)不同。需要時(shí)，也可用游標(biāo)卡尺測(cè)量工件上的孔徑。量規(guī)面上的基準(zhǔn)孔也采用這種嵌入式襯套結(jié)構(gòu)，但對(duì)應(yīng)的塞規(guī)不同。需要時(shí)，也可用游標(biāo)卡尺測(cè)量工件上的孔徑。量規(guī)面上的基準(zhǔn)孔也采用這種嵌入式襯套結(jié)構(gòu)，但對(duì)應(yīng)的塞規(guī)不同。需要時(shí)，也可用游標(biāo)卡尺測(cè)量工件上的孔徑。

圖 5

3.3 輪廓檢測(cè)

蓋的輪廓一般具有不規(guī)則和自由曲面的特點(diǎn)。因此，輪廓檢測(cè)的主要依據(jù)是檢具的輪廓，并結(jié)合其他相應(yīng)的檢測(cè)方法，如線比較、齊平比較、厚度和厚度等。檢查、游標(biāo)卡尺及專用手持量具等

通過劃線檢測(cè)工件輪廓的方法與檢查孔類似，雙劃線也是在檢具表面劃線。比較法用于評(píng)估蓋板的輪廓精度（圖3所示的檢測(cè)工具使用這種方法）。當(dāng)對(duì)輪廓精度要求較高時(shí)，可采用齊平比較法進(jìn)行檢測(cè)。這時(shí)，評(píng)價(jià)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 顯示了覆蓋輪廓檢測(cè)的一些代表性示例。在實(shí)際檢測(cè)中，經(jīng)常需要用到如圖7所示的專用量具。以圖6中的a、b、d、f為例，在測(cè)試時(shí)，將專用量具的底平面M緊貼在檢具的相關(guān)輪廓F上，然后移動(dòng)量具，記錄百分表讀數(shù)值的變化。（開始測(cè)量前需要將百分表歸零）。圖7所示量具尺寸為參考尺寸，底座長度L可根據(jù)實(shí)際需要確定。對(duì)于圖 6 中 C 和 E 的情況，只需要在使用專用測(cè)量工具進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將百分表探頭從球頭改為小平面即可。（開始測(cè)量前需要將百分表歸零）。圖7所示量具尺寸為參考尺寸，底座長度L可根據(jù)實(shí)際需要確定。對(duì)于圖 6 中 C 和 E 的情況，只需要在使用專用測(cè)量工具進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將百分表探頭從球頭改為小平面即可。（開始測(cè)量前需要將百分表歸零）。圖7所示量具尺寸為參考尺寸，底座長度L可根據(jù)實(shí)際需要確定。對(duì)于圖 6 中 C 和 E 的情況，只需要在使用專用測(cè)量工具進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將百分表探頭從球頭改為小平面即可。

圖 6

1. 表體2. 百分表3. 旋鈕4. 緊固螺釘

圖 7

對(duì)于罩蓋自由曲面（平面為特例）的檢測(cè)，通常在量規(guī)面上設(shè)置“3mm測(cè)量面”，測(cè)量面由支撐面（即“ O" 間隙表面）到工件。成型后（見圖6)。罩蓋的尺寸公差一般為±015mm或±1mm，形狀誤差有兩種確定方法：①刀片測(cè)厚儀由不同厚度（如間隔尺寸011mm) 用幾片，分別或組合進(jìn)行測(cè)量。 ②另一種應(yīng)用較多的方法是使用如圖8a所示的錐度尺進(jìn)行測(cè)量。錐度尺可以將插入深度轉(zhuǎn)換為間隙量，讀數(shù)值可達(dá)0.11mm，圖 8b 顯示了兩個(gè)錐度尺的測(cè)量情況。錐度尺雖然使用起來比較方便，但其實(shí)際測(cè)量精度并不是很高。使用圖9所示的兩種專用檢測(cè)工具可以獲得更高的測(cè)量精度，操作也非常方便。在現(xiàn)代檢具設(shè)計(jì)中，趨勢(shì)是將測(cè)量表面的間隙從3mm增加到5mm（見圖9).

(一) (二)

圖 8

圖 9

3.4 截面模板和手持組合儀表

截面模板和手持式組合量規(guī)均用于用檢具測(cè)量蓋板的曲面形狀和孔在工件上的位置。是否配置這兩種測(cè)量工具，取決于實(shí)際的測(cè)量需求。當(dāng)工件的尺寸和形狀精度要求較高，而僅靠檢具輪廓和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)不足以實(shí)現(xiàn)有效控制時(shí)，可以在檢具周圍設(shè)置幾個(gè)截面模板。圖 10 是橫截面模板的測(cè)量示例。型材與蓋板被測(cè)面之間應(yīng)保持3mm的間隙，以便在使用各種專用量具進(jìn)行測(cè)試時(shí)使用。型材模板的板體材料一般為鋼或鋁，工作部分可用鋁或樹脂制成。手持式組合規(guī)為限位式塞規(guī)，但其作用不同于檢查銷或定位銷。主要用于控制工件表面多個(gè)孔（包括非圓孔）的大小和位置。它與檢查工具本身有關(guān)。圖 11 顯示了使用車門外板檢測(cè)工具檢測(cè)工件時(shí)使用的組合量規(guī)測(cè)量示例。檢查對(duì)象是一組用于安裝門把手的孔。左側(cè)圓柱銷用于檢測(cè)圓孔，右側(cè)兩個(gè)銷用于檢測(cè)腰形孔。

圖 10

圖 11

3.5 工件裝夾

檢具中蓋的檢測(cè)一般應(yīng)在夾緊狀態(tài)下進(jìn)行。夾持方式主要有杠桿式卡盤夾持和永磁夾持。夾緊點(diǎn)必須設(shè)置在“O”型間隙表面（即支架）上。面），裝夾點(diǎn)應(yīng)盡量少，裝夾位置應(yīng)選擇在工件剛性較好的部位。

圖 3 中的第 6 項(xiàng)是杠桿夾頭的應(yīng)用示例。杠桿式筒夾有系列產(chǎn)品，生產(chǎn)廠家可根據(jù)需要選擇，也可配備不同類型和尺寸的支架或支架（如圖3所示）。

永磁裝夾法近年來得到廣泛應(yīng)用，尤其是在中小型蓋檢具上。夾持用的永磁體均為扁圓形紐扣形狀，可串聯(lián)使用。永磁體有兩種配置方式： ① 將永磁體嵌入支撐塊中。②將永磁體對(duì)稱插入支撐塊兩側(cè)的型材中（磁體上表面應(yīng)低于定位面012-013mm）。

大蓋的夾持通常是夾頭夾持和磁鐵夾持的混合。工件用杠桿式卡盤夾持，中間支撐塊用永磁體夾持。圖12所示的檢測(cè)工具可用于檢測(cè)覆蓋件和車身中一些較為復(fù)雜的總成（如前壁、車身框架甚至車身等）。

圖 12

被測(cè)工件（車身框架或前壁總成等）由四根階梯柱支撐，通過其圓柱部分和環(huán)形面定位。定位孔一般選用減震孔等制造精度較高的孔。立柱固定在穩(wěn)固的底座上，在被測(cè)工件的兩側(cè)設(shè)有數(shù)個(gè)測(cè)量支架。每個(gè)支架上安裝有水平可移動(dòng)的測(cè)量臂，測(cè)量頭頂部安裝有測(cè)量頭，每個(gè)測(cè)量頭對(duì)應(yīng)測(cè)量焊接組件?；蛏眢w上的測(cè)量部位。由于工件被測(cè)部分在輪廓上可以分為孔和點(diǎn)，因此探頭也分為兩種，如圖13所示。

圖 13

從圖中可以看出，雖然與型材面上的被測(cè)孔或點(diǎn)接觸的量爪的形狀和結(jié)構(gòu)不同，但都固定在帶有讀數(shù)刻度的二維可調(diào)機(jī)械滑塊上. 在軸向上也有一個(gè)讀數(shù)刻度。當(dāng)然，一些簡單檢具的探頭結(jié)構(gòu)比較簡單，沒有可以讀取的二維載玻片，而是由操作人員目測(cè)讀取讀數(shù)，如圖 14 所示。圖 15 顯示了測(cè)量的情況用于從另一個(gè)方向測(cè)量車身子組件和車身框架等覆蓋部件的工具。

圖 14

圖 15

4。結(jié)論

必須指出，雖然汽車面板檢測(cè)工具在量產(chǎn)上具有一定的優(yōu)勢(shì)，但由于這些檢測(cè)工具大多形狀復(fù)雜、體積大、生產(chǎn)周期長、成本高、檢測(cè)對(duì)象單一，檢測(cè)靈活性較差。此外，檢具的工作特性決定了難以快速獲得大量準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)并據(jù)此監(jiān)控生產(chǎn)線的運(yùn)行情況。因此，1990年代以后，隨著更先進(jìn)的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在汽車行業(yè)的廣泛應(yīng)用，檢測(cè)工具在面板和車身的在線檢測(cè)中逐漸失去了主導(dǎo)地位，尤其是對(duì)大型焊接總成和汽車車身的檢測(cè)。車身，