汽车检具发展状况和趋势
窦汉玉
（一汽汽车有限公司质量保证部）
摘要：从检验工具的实际应用出发，从缩短检验工具项目周期，降低检验工具制造成本，提高检验效率和测量精度以及结合案例三个方面进行研究和分析。提出具体的设计，制造和管理解决方案。阐述了检验工具的标准化，系列化，可回收性和智能化的未来发展趋势，对检验工具行业的发展具有现实指导意义。
关键字：汽车检具;测量效率精确;标准化检查工具；序列化设计；情报
0简介
作为制造企业中用于测量和监视各种尺寸产品的快速便捷的工具，该检查工具在检测零件的孔径，位置，轮廓，间隙和表面差异方面具有便捷的操作，稳定性和耐用性。 ，数据直观功能，广泛应用于汽车制造业。随着合资企业的发展，现代检测工具在我国汽车制造业中的应用逐步得到推广，现已形成完整的汽车检具产业链。
通用汽车检具主要用于车辆的白车身，内部和外部零件，并用于新项目的开发过程和批量生产管理，模具调试，生产过程设计优化，批量产品质量监控在生产准备阶段起着重要作用。 汽车检具对于缩短项目周期，提高生产效率和产品质量具有重要意义。它是汽车工业的基本过程测试设备，是我国汽车工业制造技术与国际接轨的快速发展的重要标志之一。
1汽车零部件检查工具的发展状况
欧洲，美国和日本等发达国家已从其汽车制造业的发展中受益。 汽车检具中的研究起步较早，已经达到了一个相对较高的水平。它的检查工具在汽车制造业中的应用已经非常完善。该检查工具具有高度的自动化程度。例如，西班牙Tecnomatrix生产的仪表板组装检查工具采用了Merlin运动传感器来代替手动百分表检测，具有很高的检测效率。意大利Marposs生产的检验工具使用CAPTOR数据系统。可以通过无线方式收集由百分表测量的数据，并将这些数据传输到PDA，以供技术人员进行分析。目前，国外汽车生产使用了高度自动化的实时在线检测设备，可以及时反映整车及零部件生产过程中的质量问题[1]。
随着我国汽车工业的迅猛发展，市场对汽车零部件的质量要求越来越高，主要汽车制造商的竞争已演变成汽车质量的竞争。作为质量管理工作的重要工具，检验工具也得到了迅速发展，并且检验工具公司大量涌现。目前，我国的检验工具行业已经从简单的国外仿制学习转变为独立的技术研发。新的设计概念，新的结构方案，新的标准零件系列，新的材料用途和新的加工技术陆续出现[2,3]。现在汽车检具的使用已成为汽车公司及其零部件供应商的生产资格的体现。因此，汽车检具的设计与制造已成为国内汽车工业研究的新热点。研究机构和汽车公司都在检具设计中，有关制造和测试的研究取得了相对丰富的成果。
华东理工大学的姚兴军[4]通过分析检验工具的标准要求和设计方法，并基于Pro / Pro的通用模板，开发了通用的CAD软件平台来对零件检具设计进行建模。分析E平台使用其被子功能设计检查夹具实体和轮廓的三种方法：拉伸以生成被子，加厚被子，用被子修改实体，以及分析使用族表功能来建立和使用规则库的规则。检查固定装置步骤。
Siemens [5]使用SiemensPLMSoftware的UGNX软件作为检具设计开发平台，并使用UG / OpenAPI，UIStyler，Menuscript和VisualStudio.Net作为检具设计开发工具，并完成了汽车玻璃的开发知识检具设计基于此数据库，开发了“基于知识库的汽车玻璃检测系统快速设计系统”。
华中科技大学的刘明[6]开发了基于弯头检查工具的汽车管道检具设计系统，并通过参数化模板技术建立了弯头检查工具和其他附件标准的设计模块。 。零件库为设计人员提供了管理标准零件系统的用户界面，并开发了工程图输出模块，有效地提高了弯头检查工具的设计效率。
上海交通大学刘飞[7]从白车身检查工具的质量评价方法入手，建立了一套针对检查工具综合制造质量的指标体系，以求解决质量问题。检查工具验收阶段出现的问题。验收工作评价指标的标准化，有效保证了验收质量。胡才奇[8]结合了汽车白车身检测工具总体选择设计，结构框架设计和设计优化三个阶段，开发了一种神经网络[k7]选择方法，即汽车零部件的结构设计方法。基于特征映射技术和设计方法验证汽车零部件检测夹具的鲁棒性，并通过应用实例验证了该方法的有效性和实用性。
中北大学的李蓓[9]使用三维仿真软件Flexsim建立了汽车检具生产的Flexsim仿真模型，研究了汽车检具的生产管理和汽车检具生产车间的设备布局。当前的生产线，并执行生产线的性能分析和优化以提高汽车检具的生产效率。
据预测，我国汽车工业的健康发展将持续5-10年。为了进行新模型的尺寸检查和质量控制，中期改款和年度改款，主要的汽车制造商和大多数汽车零部件供应商需要生产相应的汽车零部件检查工具。这些需求将伴随着我国汽车工业的发展而发展，但长期以来，检验工具行业在未来的市场中仍具有广阔的空间。
2汽车零部件检查工具面临的问题
随着我国汽车工业的飞速发展，车型升级的步伐不断加快，汽车项目的周期越来越短，市场对汽车质量的要求越来越高，汽车价格也越来越高。持续下降，成本压力增大。发展趋势较大，相应的汽车零部件检测工具的开发应满足周期短，质量高，成本低等要求。当前的汽车项目和零件检查工具项目在周期，质量和成本方面存在突出的问题，影响了汽车检具行业的健康发展。
2. 1检查工具项目周期长和车辆项目周期持续缩短的问题
（1）该检查工具的启动时间较晚，设计周期较长，而整个车辆的项目周期越来越短。1950年代的车辆更换周期约为15年，车辆1980年代的更换周期为7，目前国内新车型开发周期约为2〜3年，随着市场的快速发展，市场需求转瞬即逝，整车工程不能延期，但是起步条件检查工具的零件齐全，一般都需要3D零件，并使用数据，二维图，GD＆T图或产品招标文件以及车辆装配环境数据来确定检查工具的定位元素和检查特性因此，检查工具的启动时间比成型零件的模具启动时间晚1个月，通常比模具制造的时间晚。
（2）检查工具的制造和测试周期长，导致项目延迟。传统的检查工具的处理和制造通常使用车床，铣床和线切割，但也需要钳工的装配加工，三轴，5轴CNC加工尽管使用中心可以缩短加工周期，但钳工装配，装配精度调整和三坐标检查的周期仍然很长。
2. 2检查工具价格持续下降和制造成本持续增长的问题
由于检查工具公司的数量迅速增加，行业竞争和车辆成本压力导致检查工具价格持续下降。据统计，与10年前相比，汽车零部件检查工具的价格下降了近50％。例如，保险杠总成检查工具2005年的价格一般在50万元左右，而2015年的价格仅为20万元至30万元。相应地，检查工具本身的人工设计成本不断增加，而原材料的成本却持续增加。由于效率的提高而导致的制造成本并未显着降低，从而导致检验工具的利润率不断下降以及行业损失的问题。
2. 3传统检测工具的测量效率和准确性较低，并且是汽车零件
尺寸精度要求提高的问题。车身尺寸精度控制是汽车制造商的关键技术。无论是“ 2mm工程”还是“ 6sigma管理”，其本质都不能与基于数据的检查和监视区分开。该系统通过对制造过程检查数据进行建模和分析来控制车身和零件制造中尺寸偏差的来源，确保制造的稳定性，并最终提高整个车辆的组装精度。但是，目前普遍使用手动测量工具进行检测，测量效率低，手动测量误差大。另外，使用“通过和停止规”测量导致无法获得特定值。测量效率和手动检测错误使系统的数据统计分析变得困难。影响车辆质量的改善。
通常，检查工具的制造精度较低与整个车辆精度的不断提高之间的矛盾变得越来越突出。检查工具的当前制造精度仍保留在定位孔中。制造精度为-0. 1〜+ 0. 05mm。模块的制造精度为±0. 1mm，检测模块的制造精度为±0. 15mm。相应地，整车的质量和精度要求越来越高，大型内饰件装配的精度要求≤1mm，结构注塑件的尺寸精度要求达到0. 5mm，关键匹配要求可以达到0. 3mm。目前，如果我国传统检测工具的制造精度大大提高，在目前的制造技术水平下会带来更高的加工难度，加工成本也很高。
3汽车零部件检测工具的解决方案和未来的发展趋势
3. 1缩短检查工具项目周期的解决方案
3. 1. 1模块化和序列化设计有利于缩短检验工具的项目周期
乐高积木是一种常见的儿童玩具，可以使用基本零件将其构建为不同的结构。从某种角度看，汽车零件检查工具的设计结构与构件类似，检查工具由检查工具底板，支撑结构，定位机构等组成。另外，同一OEM的同类产品基本相同，检测模块的形状相似，不同OEM的检查机制差异不大，具有模块化的前提。因此，在检具设计中也可以采用模块化设计概念，即使用模块化设计代替单订单设计以缩短开发周期。
在检查工具的模块化设计和应用中，还可以根据不同的尺寸规格将模块形成序列化模块，并建立序列化规格数据库，可以在设计时直接从数据库中进行选择，从而缩短周期。建立数据库时，可以使用公司内部的通用数据库，也可以使用面向市场的标准行业数据库，即，专业的检验工具制造公司提供检验工具的特殊模块智能检具，例如一系列标准化基板（请参见表）。 1），系列支撑机构规格，转动机构模块（请参见图片1），定位轴孔标准零件（请参见图片2），滑动机构等）。
图1检查工具车削机构的标准零件
图2检查工具的定位轴孔的标准零件
目前，我国的汽车检具市场已经形成了标准化的模块系统。专业公司提供标准化的水平车削机构，车削机构，滑动机构，定位销，夹紧机构，检查卡机构，导向销，导向套和标准化零件等标准数据库，为汽车零件检查工具的模块化和系列化设计提供技术支持
3. 1. 2 检具设计平台参数化有助于缩短检查工具的项目周期
检具设计采用参数化设计，同一OEM的整车和零件设计结构具有连续性，不同的模型和修改通常采用相同或相似的结构设计模式，检具设计建立整车零件模块。 检具设计库用于参数化平台车的模块检查工具数据。在设计类似产品时，可以在原始钣金数据或结构数据中替换并刷新原始曲面，从而可以快速实现检验工具的模块化设计。相应加工中心的CNC加工程序也可以通过类似的刷新编程方法来提高设计效率。
3. 2标准化，通用化和可循环利用的设计降低了检查工具的制造成本
3. 2. 1专门的集成降低了检查治具系统设计的难度
检查工具的高制造成本主要是由于其自己的基于订单的单件生产，其特点是零件制造精度高且设计困难。复杂的检具设计和编程设计仅用于单件订单生产。无法形成批量生产。据统计，检查工具设计，程序设计和基于订单的工具更改占检查工具制造成本的50％以上。如果采用批量生产，将降低其制造成本，还有很大的发展空间。
汽车零件检查工具的设计和开发需要高素质和创新的工程技术人员。检查工具的生产和制造也需要高水平的操作经验和工人的技能水平。但是，检查工具不是连续的。在有很多项目的情况下，工具公司经常面临加班的问题，而在有少数项目的情况下，则无工作。 汽车检具企业通过专业整合形成专业的产业链联盟。 检具设计应该使用更多的标准零件来避免每个公司的个性化设计和制造，从而导致设计师和程序员的比例较高，人均产值较低且成本负担较大。增加。
3. 2. 2回收和检查夹具的可用设计降低了成本
检查工具的原材料成本是总成本的重要组成部分，约占总成本的30％。目前，我国汽车的使用寿命相对较短，需要进行5年的全新更换，2年的内外饰件改装和1年的外饰件改装。检查工具，特别是内部和外部装饰检查工具的使用寿命非常短。项目结束后，检查工具的准确性得到了很好的维护，但是它们不能重复使用，只能用作废品。
目前，通常用于检查工具的材料是铸铝，铝型材，铸钢，不锈钢，钢型材，替代木材等。除替代木材外，其他材料具有充分的尺寸稳定性，可重复使用和再加工，并重复处理。使用条件，特别是基板的有用价值和检查工具的支撑结构非常高[10]。目前，同一类型的新机型一般都采用平台设计，不同机型内部零件的结构变化很小，只有部分变化，为重用创造了有利条件。目前，一汽轿车公司的某些检查工具，特别是三坐标检查，已经被回收再利用。图3显示了一汽汽车公司D090模型项目的白车身侧面的检测支架。检测支架采用精密轮廓和多孔桁架结构。型材通过定位块和定位销连接。每个安装位置均可安装在20mm的距离处。孔可以随意安装。由于所使用的精密多孔轮廓均为标准尺寸，因此在停止生产此模型项目后，可以在新的检查工具项目中使用轮廓。
图3白车身侧面测量支架
图4关节臂式测量机
灵活的检查工具是资源回收的一种特殊形式。它使用带有可移动定位和夹紧装置的固定基板来快速夹紧和定位零件，然后使用三坐标测量来实现零件检测。通常用于平台产品，例如地板，门，挡泥板，前盖，后盖等。柔性检查工具具有特殊检查工具所没有的优点。一套灵活的检查工具只需稍作调整即可测量不同的产品。它具有自动检测，准确性高，维护成本低和开发周期短的优点[11]。此外，基于关节臂测量机的柔性检查工具（见图4））和基于单节测量卡尺的通用机器人的测试设备，被测试零件均由以下部件支撑基本支架和不同之处预先植入的程序可以快速轻松地完成相应零件的测量[12]。
检查工具的重复使用对检查工具的日常维护提出了更高的要求。应采用标准管理，以确保底板不被修改或变形。回收之前要测试底板的准确性。
3. 3智能检测工具提高了检测效率和测量精度
传统的汽车零部件检查工具通常使用数据测试，抽样零件的分析和处理来确定它们是否合格。但是，随着汽车制造水平的不断提高，汽车制造商对零件检查工具的功能要求已经从判断是否合格转变为在线尺寸全数字测量，并通过数据统计和分析来确定是否进行监控。生产系统稳定。但是，整车生产线和零件生产线的当前循环时间通常为几十秒，不再可以手动操作，需要朝着智能化和自动化的方向开发检测工具。
智能检查工具基于传统检查工具，增加了自动测量机制，结合信息处理系统自动生成零件检查报告和数据分析报告，从而提高了测量效率，减少了手工测量错误，避免了数据处理和分析。错误可以提高检查报告的准确性和测量效率[13]。在线处理产品检验数据的自动统计分析和比较可以确定被测数据大小的一致性，稳定性和一致性。在程序中设计异常大小波动和异常趋势的警报规则，以在生产线上实现预防性警报智能检具，避免不合格产品，批量生产以及生产线的持续恶化，并最大程度地减少检查工具的质量损失。图5显示了用于汽车玻璃的智能检查工具，图6显示了智能检具的分析和显示终端。
图5汽车玻璃智能检具
图6 智能检具分析和显示终端
智能检查工具功能需要有效地判断零件的质量状况和趋势。当检具设计时，充分应用了业界的光电技术和机械加工技术，因此汽车检具具有更高的灵活性和智能性。提高检验工具企业的技术和成本竞争力。当前，激光测量技术也是汽车检具技术发展的重要内容，并已开始逐步使用，如图7所示。
图7用于测量高度的激光仪器
激光测量技术在汽车制造中的应用对提高汽车质量具有重要意义。汽车用白车身冲压板（例如四门和两盖产品）是自由曲面，检查要求是表面轮廓，包括测量点的选择，检查精度和测量效率的保证。传统的三坐标测量机和专用零件检测工具都存在效率低，精度低的问题。激光扫描测量仪扫描并收集弯曲零件的表面和轮廓上的数据，结合数据处理，三维重建和数模比较，将测试零件的数据与CATIA / UG3D数模进行分析和比较，然后获得零件的尺寸和数模。整合点和差异点，输出最终检验报告[14]。
基于计算机视觉和图像处理技术的汽车零件检查系统在智能和快速测量方面比传统的接触检查系统具有更大的优势。它主要使用CCD摄像机实时拍摄汽车零件以获得数字图像，然后通过计算机视觉检查技术确定要检查的汽车零件的质量信息，将其与标准模板或设计参数进行比较，并监控产品尺寸和加工质量。图8显示了汽车密封件的外观检查设备。
图8汽车密封圈的外观检查设备
激光测量技术和计算机视觉技术在提高测量精度和测量系统的灵活性方面具有一定优势，但是它们的设备成本很高，检测和定位通常需要与传统量具定位相结合，这可以在未来的汽车制造业中获得某些应用[15]。
目前，智能检测工具在检测工具行业中所占的比重不大，但代表了汽车零部件检测行业技术的新发展方向。未来，人力资源将越来越紧张。重要角色。
4结束语
我国的汽车制造业已发展成为世界上最大的市场，其车型众多且发展迅速。车辆和零件广泛用于多种混合生产线模式。传统的专用检查工具并不通用且工作效率高。检测精度低和不可重复使用的问题限制了其现代生产模式。为了满足不断提高汽车生产质量的要求，向模块化，序列化，标准化，灵活性和智能化方向发展检查工具制造技术已成为汽车检具行业的主流趋势。
参考文献（省略）
