钣金件检具设计
摘要：从汽车的结构入手，结合实例，讲解了车身小冲压件检具设计的一般方法和步骤以及检查具体设计造型的新思路，以及常见问题的解决方法在小检具设计中提出。方法。关键词：检具设计、小冲压件 1 介绍 车身冲压件、分总成（通过焊接冲压件制成）、车身骨架、各种内饰件等统称为车身板件。面板的制造质量对整车的质量很重要，尤其是轿车和各种乘用车的焊接生产和整车的外观有很大的影响，因此对其质量的检验成为了汽车制造商必不可少的工作。汽车制造商。对于我国重要的小型冲压件，一般采用专用检具（简称检具）作为主要检验手段，控制工序间的产品质量。美国、德国、日本等汽车工业发达的国家都开始采用在线检测设备来高效、快速地响应产品质量问题。我国上海大众汽车制造有限公司于2001年引进了两套在线检测设备，但由于技术和管理原因未能得到有效使用。而且，由于在线检测设备成本高、技术要求高，在我国难以普及。适用于小型车身冲压件的检测。近年来，随着汽车和客车行业的快速发展，车身板件检测工具在国内汽车行业得到了广泛的应用。国家经贸委已将检具生产能力列入整车企业生产状况考核程序。因此，设计制造操作方便、检测精度高的专用检测工具已成为众多汽车制造商亟待解决的问题。
2 小车身冲压件检具的组成及特点 小型车身冲压件检具主要由底板总成、检具、断面模型、主副定位销和夹紧装置组成。检测的主要要素是工件的形状（包括工件的轮廓和曲面的形状等）和孔、法兰等特征的位置。 检具设计时，尺寸参考一般放在body坐标系中，在X、Y、Z方向每100mm画一次坐标线，用底板上的参考块和参考孔建立检查工具的坐标系。车身冲压件大多具有空间曲面、局部特征多、非轴对称、刚性差等特点，定位、支撑、装夹难度较大。目前，大部分车身冲压件的检测都是由数控机床根据数字模型和预定的加工程序一次性自动完成，自动完成所有需要加工的表面和孔。检查材料多为环氧树脂。检测设计完成后，再根据检测细节确定底板组件的位置和尺寸，并在需要检测的关键部分建立横截面模型。 3 检具设计的一般步骤3.1 工件和检测具体设计建模首先要参考零件图分析工件，初步拟定检具设计平面图，确定参考面，检测工具的不平整度，测试截面、定位面等，并简单绘制其二维示意图。在检具设计中，检具的具体设计建模是关键，它直接影响检具能否准确检测工件的质量。由于车身面板以自由曲面为主的特性，“从实物逆向搜索”是目前通用的建模方法。逆向搜索是一种基于现有工件或物理原型构建具有特定形状和结构的原型模型，利用激光扫描仪采集数据，经过数据处理、三维重建等过程的方法。
我们使用激光扫描仪扫描标准工件表面，主要基于点云采集工件表面特征信息，将点坐标转换为车身坐标，并使用surfacer软件对点信息进行处理获取工件表面。生成最终的自由曲面模型；同时，可以通过点云到表面的最大和最小距离检测生成的原型模型。需要注意的是，此时得到的模型是没有厚度的片状模型。需要根据扫描仪扫描的表面来区分型号是工件的内表面还是外表面，这对于检测的详细设计尤为重要。为了实现检测工具对工件自由曲面的检测，检测面与工件内表面一般保持3或5mm的恒定间隙。 CNC加工机床可以根据设计的曲面数字模型满足更高的精度要求。工件表面的偏差可以通过量规表面的往复运动和专用量具来测量。检测工件外轮廓的方法主要有两种。设计相应的检测工具时： ①检测面沿工件外轮廓切线向外延伸约20mm； ②沿工件外轮廓法线方向向下延伸约20mm。在一般的CAD软件（如UG）中，将工件表面向内偏移3或5mm的距离（如果生成的工件模型是外表面，则在进行偏移时要加上工件的厚度），以及然后将曲面轮廓的切线或法线延伸20mm得到检测体的检测面，然后拉伸到参考平面一定距离即为检测体模型。由于车身覆盖件的复杂性，在生成检测面时往往需要将上述两种方法结合起来。但是，对于一些特殊的配置文件，这仍然很难实现。
图2为复杂形状的加工示意图。图中，发动机支架的工件表面在第一和第二处明显自相交和干涉。为了保证检测到工件的主要轮廓，牺牲了具有垂直高度差的拐角处的检测，生成如图所示的检测。对于特定的表面，最后在被检混凝土表面沿工件轮廓和间隔3mm处划双划线，以方便工件轮廓的检测。当然，在检具（尤其是检具）的设计中会遇到很多类似的问题，需要对检具的原理有透彻的理解和体会。 3.2 横截面模型的设计与建模 工件关键面的检测一般是通过横截面模型来实现的。检具断面模型分为旋转式和插入式两种。当截面模型的跨度超过300mm时，保证垂直方向的检测精度通常设计为插入式。检测面检测工件的内表面，截面模板用于检测临界截面的外表面。一般工作面距工件外表面2-3mm。建模方法和检查工具表面相似。断面模型的板体材料一般为钢或铝等金属，工作面部分可由铝或树脂制成。复杂形状的横截面模板在旋转或插入时会发生干涉。在实际设计中，可以分段加工，如图3所示。如果设置为插入式截面模板，会干扰工件的定位销；如果设置为单回转式，由于工件本身的多次折叠，会干扰检测体或工件，故设计为两个独立的回转段。该模型能够满足综合测试的要求。
3.3 工件的定位和夹紧 工件正确、合理的定位是准确测量的基础。车身盖在检具上的定位方法主要通过定位孔与卡盘的夹持定位或与永磁体的夹持配合来完成。随着检测工具在车身制造中的广泛应用，无论是杠杆式活动卡盘还是永磁体，都有一系列产品可供选择。活动卡盘还配有不同类型和尺寸的支架或支架。大多数车身面板都有主定位孔和辅助定位孔。主要定位销一般为圆柱销（圆孔）或菱形销（腰孔），以限制X、Y方向的自由度；辅助定位销为锥形销。或者菱形插销来限制ZXYZ四个方向的自由度。设计检测工具时，在检测体上定位孔位置打孔（以插入定位销衬套为准），并给出定位孔的体坐标。同时，在工件刚性好、分布合理的位置设置定位垫片和活动卡盘，保证工件定位牢固。设计时应尽量减少夹持点的数量，以保证活动卡盘在工作时不干扰其他零件。考虑到工人的方便，最终给出了定位垫上表面中心的车身坐标。 3.4 底板组件的设计将检测体上表面沿参考平面方向拉伸一定距离，使最低点大于150mm的厚度，保证检测体有足够的力量。同时，尽量使检测体的底面，即地板总成的上表面（基面）在车身坐标系的整数位置上。检测体的底板总成一般由底板、槽钢（必要时在加工中）、定位块和万向轮组成。基板经检测体固定后，其他部位可根据实际情况选用标准型号。
3.5 孔检测 车身冲压件中很多重要的孔和法兰需要单独检测。在检查工具的设计中检具设计，通常在检查体的上表面增加一个约1mm厚的凸台。凸台中心与工件孔中心在同一轴线上，直径比孔直径大5mm。凸台检测采用双划线方式。当被测孔的精度要求较高时，用定位孔用塞规和衬套进行检测。 4 结论 在大型车身覆盖件中，由于检测对象形状复杂、体积庞大、生产成本高、灵活性差，难以快速获取大量准确信息，已逐渐被检测通过先进的自动化。手段（如在线检测系统）取代了，但是对于大批量生产的小型冲压件的检测检具设计，目前我国的汽车生产企业还是主要依靠这类检测工具。顶部
