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小车身冲压件的一般方法和步骤检具设计作者：上海交通大学楚军陈杰 摘要：从汽车结构入手，小车身冲压件的一般方法和程序检具设计步骤和检查具体设计造型的新思路，提出小检具设计中常见问题的解决方案。关键词：检具设计、小型冲压件 1 引言 车身冲压件、分总成（由冲压件焊接而成）、车身框架、各种内饰件等统称为车身覆盖件，其制造质量覆盖零部件对整车质量，尤其是轿车和各类乘用车的焊接生产检具设计，对整车外观影响很大，因此对其质量的检测成为汽车生产企业不可或缺的工作。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。
2 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、检验混凝土、截面模板、主副定位销和夹紧装置组成（见图1) ）。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，尺寸基准一般放在车身坐标系中，在X、Y、Z方向每隔100mm画一条坐标线，用底板上的基准块和基准孔建立检测工具的坐标系。图1 检具主要结构示意图。对称性、刚性差等特点，定位、支撑、夹持难度较大。现在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完成的。对于孔位，具体检查的材料多为环氧树脂。检验的具体设计完成后，根据具体检验确定底板总成的位置和尺寸，在要检验的关键断面设置截面模板。 3 检具设计的一般步骤3.1 工件的具体设计造型及检验应先参照零件图分析工件，初步制定检具设计方案，确定基准检测工具的表面、凹凸情况，检测截面、定位面等。简单画出其二维示意图。在检具设计中，检具的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。由于车身覆盖物主要以自由曲面为特征，因此“逆向物体”是目前通用的建模方法。
逆向搜索是一种利用激光扫描仪在已有工件或实物原型的基础上采集数据，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。设计相应检具时：检具面沿工件外轮廓切线向外延伸约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2-3mm的距离（如果生成的工件模型是外表面，在做偏移的时候加上工件的厚度），然后把表面沿其轮廓的切线或法线方向延伸20mm，得到检测专用检测面，再拉伸到参考平面一定距离，得到检测专用模型。
由于体盖的复杂性，在生成检测面时大多需要结合以上两种方法。但是，对于一些特殊的配置文件，这仍然很难实现。图 2 显示了复杂配置文件的处理示意图。图中，内机支架工件面在1、2处有明显的自相交和干涉。为了保证工件的主要轮廓能被检测到，牺牲了对有垂直高差的角点的检测，并生成如图所示的检测。砼面，最后沿工件轮廓检查砼面，并以3mm的间隔双划线，以利于工件轮廓的检查。当然，在检具（尤其是检具）的设计中会遇到很多类似的问题，需要处理检具原理的渗透理解和经验。图2 复杂型材加工3.2 截面模板设计与建模 工件关键面的检测一般通过截面模板实现。当模板跨度超过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，会干扰检查体或工件，所以设计成两个独立的件。旋转截面模板可以满足综合检测的要求。图3 截面模板的分割3.3 工件的定位与装夹 正确、合理的工件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。随着检具在车身制造中的广泛应用，杠杆式活动卡盘和永磁体系列产品可供选择，活动卡盘还配备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），以限制X、Y方向的自由度；辅助定位销为锥形销。或菱形塞子，限制Z、X、Y、Z四个方向的自由度。设计检具时，在检具本体上定位孔的位置打孔（以定位销为准）衬套），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。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与其他部件发生干涉检具设计，并考虑到方便，最后给出定位垫片上表面中心的本体坐标。工人的操作。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转动（见图4))。
图4 通过定位卡盘来限制工件的自由度3.4 底板组件的设计在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，以保证检查体有足够的强度，同时尽量使检查体底面，即底板总成的上表面（基面） ，在身体坐标系的整数位置。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 孔的检查 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，凸台上采用双划法。检查（见图5)。当被测孔的精度比较高时，用塞规和衬套定位孔的方法进行检测。图5孔的检测方法4结论在大体盖，由于该类检具形状复杂、体积庞大、生产成本高、被检对象灵活性差、难以快速获取大量准确信息，已逐渐被先进的检测工具所取代。自动检测方法（如在线检测系统）。但是，对于大批量生产的小型冲压件的检测，我国汽车制造商仍然主要依靠这种检测工具。参考文献1朱正德。汽车检测工具的原理和应用覆盖件. 工具技术, 2000(1) 2 任雪艳. 汽车车身面板表面质量控制. 汽车技术与材料, 2001(2) 3 杨华, 曹立波. F的应用汽车车身面板设计中的特征建模。乘用车技术与研究，2002(4) 4 周宝成。综合检测工具的设计、制造与应用。汽车电器（完）
