检具设计步骤
小车身冲压件的一般方法和步骤检具设计作者：上海交通大学 摘要：从汽车结构出发，结合实例，小车身冲压件的一般方法和步骤检具设计，以及针对小型检具设计中出现的常见问题的特定设计建模新想法和解决方案。关键词：检具设计，小型冲压件介绍车身冲压件、分总成（冲压件焊接而成）、车身骨架、各种内饰件等统称为车身覆盖件，其制造质量覆盖件对整车质量很重要，特别是轿车和各类乘用车的焊接生产和整车外观有很大的影响，因此对其质量的检验成为汽车制造商不可缺少的工作。对于国内重要的小型冲压件，一般采用专用检测治具（简称检测治具）作为主要检测手段，控制工序间的产品质量。美国、德国、日本等汽车行业自动化程度高的国家已经开始采用在线检测设备，以高效、快速地应对产品质量问题。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，但由于技术和管理方面的原因，一直没有得到有效的使用，而且由于在线检测设备的成本和技术要求较高，在我国很难普及。广泛应用于小型车身冲压件的检测。近年来，随着轿车、客车行业的快速发展，车身面板检测工具在国内汽车行业的应用已经相当广泛。制造操作方便、检测精度高的专用检具已成为众多汽车制造商亟待解决的问题。
小型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、检具体、断面模板、主副定位销和夹紧装置组成（见.检查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）以孔，法兰等的位置为特征。当检具设计 ，尺寸基准一般放在车身坐标系中，在X方向上每隔100mm绘制坐标线。参考块和参考孔建立了检具的坐标系。检具主要结构图 车身冲压件大多具有空间曲面和许多局部特征，并具有非轴对称性和刚性差的特点，因此定位、支撑和夹持都比较困难。目前，车身冲压件大多采用数控机床检测，根据数字模型和预定的加工程序，一次自动完成所有需要加工的表面和孔。完成后，根据检查细节确定底板总成的位置和尺寸，并在需要检查的关键部位设置截面模板。检具设计一般步骤3. 1 工件和检具专用设计造型首先要参照零件图分析工件，初步拟定检具设计平面图，确定检具的基准面、凹凸条件，检测十字-截面、定位面等，简单画出其二维示意图。在检具设计中，检查具体设计造型是关键，直接影响检具能否准确检测出工件的质量。由于车身面板主要以自由曲面为特征，因此“反向搜索”是目前建模的通用方法。定位面等，简单画出其二维示意图。在检具设计中检具设计检具设计，检查具体设计造型是关键，直接影响检具能否准确检测出工件的质量。由于车身面板主要以自由曲面为特征，因此“反向搜索”是目前建模的通用方法。定位面等，简单画出其二维示意图。在检具设计中，检查具体设计造型是关键，直接影响检具能否准确检测出工件的质量。由于车身面板主要以自由曲面为特征，因此“反向搜索”是目前建模的通用方法。
逆向搜索是在现有工件或实物原型的基础上，利用激光扫描仪采集数据，通过数据处理、三维重建等过程，构建具有特定形状和结构的原型模型的方法。我们使用激光扫描仪对标准工件表面进行扫描，主要基于点云采集工件表面的特征信息，将点坐标转换为车身坐标，用surfacer软件对点信息进行处理，得到特征工件表面的曲线。，从而生成最终的自由曲面模型；同时，生成的原型模型可以通过点云到地表的最大和最小距离来检测。需要注意的是，此时得到的模型是没有厚度的片材模型。需要根据扫描仪扫描的表面来区分模型是工件的内表面还是外表面，这对于检查具体设计尤为重要。为实现检具对工件自由曲面的检测，检测的比表面与工件内表面一般保持2～3mm左右的恒定间隙。检验时，可通过检具轮廓的往复运动和专用量具来测量工件表面的偏差。检测工件外轮廓主要有两种方法。在设计相应的检具时：检查面沿工件外轮廓切线向外延伸20mm，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2到3mm的距离（如果生成的工件模型是外表面，在进行偏移的时候加上工件的厚度），然后移动表面沿其轮廓的切线方向。或者在法线方向延伸20mm，得到具体的检测面，然后拉伸到参考平面一定距离，检测具体的模型。在一般的CAD软件（如UG）中，将工件表面向内偏移2到3mm的距离（如果生成的工件模型是外表面，在进行偏移的时候加上工件的厚度），然后移动表面沿其轮廓的切线方向。或者在法线方向延伸20mm，得到具体的检测面，然后拉伸到参考平面一定距离，检测具体的模型。在一般的CAD软件（如UG）中，将工件表面向内偏移2到3mm的距离（如果生成的工件模型是外表面，在进行偏移的时候加上工件的厚度），然后移动表面沿其轮廓的切线方向。或者在法线方向延伸20mm，得到具体的检测面，然后拉伸到参考平面一定距离，检测具体的模型。
由于车身覆盖件的复杂性，在生成检测面时大多需要结合以上两种方法，但对于一些特殊的型材，这仍然难以实现。图 2 显示了复杂配置文件的处理示意图。图中发动机支架的工件表面呈现自相交和干涉现象。为了保证检测到工件的主要轮廓，牺牲了对有垂直高度差的拐角处的检测，生成了如图所示的检测面。最后，检测特定面沿工件轮廓线相距3mm，便于工件轮廓检测。当然，在检具（尤其是检具）的设计中会遇到很多类似的问题，需要处理对检具原理的渗透理解和经验。复杂型材的加工3.2 截面模板的设计与建模 工件关键面的检测一般通过截面模板来实现。当跨度超过300mm时，为保证垂直方向的检测精度，通常设计为插入式。特定面检测检测工件内表面，截面模板跨越工件外表面检测关键断面外表面。一般工作面距工件外表面2～3mm。建模方法与检测工具 表面相似。型材模板的板体材料一般为钢或铝，工作面部分可用铝或树脂制成。形状复杂的截面模板在旋转或插入时会产生干扰，在实际设计中可以进行分段，如图3所示。
如果设置为插件截面模板，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，会对检测体或工件产生干涉，所以设计成两个独立的回转段。该模型可以满足综合测试的要求。断面模板断面加工3.3 工件定位及夹持工件正确合理的定位是准确测量的基础。体盖在检具上的定位方法主要是通过定位孔与卡盘夹紧定位或用永磁体夹紧配合来完成。随着检测工具在车身制造中的广泛应用，系列产品有杠杆式活动夹头和永磁体可供选择，活动夹头还配有不同类型和尺寸的支架或支架。大部分的车身覆盖件都有主、副定位孔。主定位销一般为圆柱销（圆孔）或菱形销（腰孔），并给出定位孔的本体坐标。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。在设计中应尽量减少夹持点的数量，以保证活动卡盘在工作时不与其他部件发生干涉，考虑到工人的操作方便，最后给出定位垫片上表面中心的本体坐标。对于只有一个定位孔的工件，由于主定位孔只能限制两个自由度，定位垫片还起到限制工件自由度的作用，防止工件绕主定位销旋转（见图 4) 使用 卡盘的定位限制了工件的自由度3.4 底板组件的设计将检测体上表面沿工件方向拉伸了一定距离参考平面，使最低点大于150mm的厚度，以保证被检体有足够的强度，
检测专用底板总成一般由底板、槽钢（必要时中间加工横梁）、定位块和万向轮组成。3.5 孔检查 车身冲压件中许多重要的孔和法兰都需要单独检查。在检具的设计中，通常在检具的上表面增加一个厚度为1mm左右的凸台。凸台中心与工件孔中心在同一轴线上，直径比孔径大5mm。（见图5)。当被测孔的精度比较高时，用塞规和衬套来检测定位孔。结论在大体盖中，由于这种类型的形状复杂检具量大，体积大，生产成本高，检测对象灵活性差，难以快速获取大量准确信息。它已逐渐被先进的自动化检测方法（如在线检测系统）所取代，但用于批量生产的产品。对于小型冲压件的检测，我国汽车制造商仍主要依靠这类检测工具。参考朱正德。汽车面板检测工具的原理与应用。工具技术，2000（1)汽车车身面板表面质量控制。汽车技术与材料，2001（2)特征建模在汽车车身面板设计中的应用。乘用车技术与研究，2002（ 4) 综合检测工具的设计、制造与应用。
