小型车身冲压零件检具设计的一般方法和步骤
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摘要：从汽车结构开始，结合实例，阐述了小型车身冲压件的一般方法和步骤检具设计以及用于检查特定设计模型的新思路，并针对小型常见问题提供了解决方案建议检具设计。方法。
关键字：检具设计，小型冲压件
1简介
车身冲压零件，子组件（通过焊接冲压零件制成），车身框架，各种内部零件等统称为车身面板。面板的制造质量对于整车的质量至关重要，特别是对于各种类型的汽车而言。乘用车的焊接生产和整车的外观都有很大的影响，因此对其质量进行检查已成为必不可少的工作。适用于汽车制造商。对于中国重要的小型冲压件，一般使用专用的检验夹具（简称检验夹具）作为控制工序间产品质量的主要检验手段。美国，德国，日本和汽车工业中其他高度自动化的国家都已开始采用在线测试设备，以快速有效地响应产品质量问题。我国的上海大众汽车制造有限公司于2001年推出了两套在线检测设备，但由于技术和管理原因，它们并未得到有效使用。而且，由于在线检查设备的高成本和技术要求，在我国很难普及。它被应用于小型车身冲压件的检查。近年来，随着汽车和客车行业的快速发展，车身面板检查工具已在国内汽车工业中广泛使用。国家经贸委已将检查工具的生产能力列入了车辆企业生产状况评估程序。因此，操作简便，检测精度高的专用检测工具的设计与制造已成为许多汽车制造商迫切需要解决的问题。
2车身小型冲压件检验工具的组成和特点
车身小冲压件的检查工具主要由底板组件，检查体，型材，主副定位销和夹紧装置组成（见图1)。检查的元素是工件的形状（包括轮廓和工件），曲面的形状等）特征的位置，例如孔，法兰等。检具设计时，尺寸参考通常放置在车身坐标系中，并在X，Y和Z方向上每100mm绘制坐标线，并使用底板上的参照块和基准孔建立量规的坐标系。
图1检验工具主要结构示意图
大多数车身冲压件具有空间弯曲的表面和许多局部特征。它们是非轴对称的，并且刚性差。因此，定位，支撑和夹紧是困难的。目前，大多数车身冲压件都由数控机床根据数字模型和预定的加工程序进行检查，以自动完成一次需要加工的所有表面和孔。用于检查的大多数材料是环氧树脂。检验设计完成后，根据检验细节确定底板组件的位置和尺寸，并在要检验的关键部位建立截面模型。
检具设计的3个常规步骤
3.1特定于工件和检查的设计建模
首先，必须参考零件图纸分析工件，并应初步制定检具设计计划，以确定参考表面，检查工具，检查部分的不平整度，定位表面等。 ，然后简单地绘制其二维示意图。
在检验工具的设计中，检验的具体设计模型是关键，它直接影响检验工具能否准确地检测出工件的质量。由于车身面板的特征主要是自由曲面，因此“从对象反向搜索”是当前的通用建模方法。反向搜索是一种基于现有工件或原型构造具有特定形状和结构的原型模型，使用激光扫描仪收集数据以及通过数据处理和三维重建的方法。我们使用激光扫描仪扫描标准工件表面，基于点云收集工件表面特征信息，将点坐标转换为车身坐标，并使用Surfacer软件处理该点信息，以获得工件的特征曲线。工件表面，从而生成最终的自由曲面模型；同时，可以通过从点云到曲面的最大和最小距离来检测生成的原型模型。应当注意，此时获得的模型是没有厚度的薄片模型。必须根据扫描仪扫描的表面将模型区分为工件的内表面还是外表面检具设计，这对于检查特定设计尤为重要。
为了通过检查工具对工件的自由表面进行检查，通常将检查表面和工件的内表面之间的恒定间隙保持在大约2到3 mm的恒定间隙。根据设计的表面数字模型，数控加工机床可以实现高精度。要求在实际检查过程中，可以通过量具表面和专用测量工具的往复运动来测量工件表面的偏差。有两种主要方法可检测工件的外轮廓。在设计相应的检查工具时：①检查表面沿切线方向沿工件的外轮廓向外延伸约20mm； ②沿工件外形的法线方向向下延伸约20mm。在一般的CAD软件（例如UG）中，将工件表面向内偏移2〜3mm（如果生成的工件模型是外表面，则在进行偏移时应添加工件的厚度），然后曲面沿其轮廓的切线或法线方向延伸20mm以获取检查主体的检查表面，然后将参考平面拉伸一定距离以成为检查主体模型。由于车身罩的复杂性，在产生检查表面时通常需要将以上两种方法结合起来。但是检具设计，对于某些特殊的配置文件，仍然很难实现。图2显示了复杂形状的处理示意图。在图中，发动机支架的工件表面显然在两个地方自相交并且相互干涉。为了确保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，以进行检查，如图所示。对于特定表面，最后以3mm的间隔使检查表面沿工件轮廓双线，以方便检查工件轮廓。当然，在检查工具（特别是检查设备）的设计中也会遇到很多类似的问题，有必要对检查工具的原理有透彻的理解和经验。
图2复杂表面的加工
3.2截面模型的设计建模
通常通过横截面模板实现对工件关键表面的检查。检查工具的截面模板分为两种：旋转型和插入型。当横截面模板的跨度超过300mm时，为确保在垂直方向上的检测精度，通常将其设计为插件。检查表面检查工件的内表面，截面模板用于检查关键截面的外表面。工作表面通常距离工件的外表面2至3毫米。建模方法和检查工具表面相似。截面模型的板体材料通常为钢或铝，工作表面部分可以由铝或树脂制成。复杂形状的横截面模板在旋转或插入时会产生干扰。在实际设计中，可以分几个部分对其进行处理，如图3所示。
如果将其设置为插件部分模板，则会干扰工件的定位销；如果设置为单旋转型，由于工件本身的多重折叠，会干扰检查体或工件，因此设计成两个独立的零件。旋转截面模型可以满足综合要求测试。
图3截面模型的截面处理
3.3工件的定位和夹紧
正确正确放置工件是准确测量的基础。主体盖在检查工具上的定位方法主要是通过定位孔和卡盘的夹紧和定位或与永磁体的夹紧和配合来完成的。随着检查工具在车身制造中的广泛应用，杠杆式活动卡盘和永磁体都有一系列产品可供选择。可移动卡盘还配备有一个或多个不同类型和尺寸的支架。大多数车身面板都有主定位孔和辅助定位孔。主定位销通常是圆柱销（圆孔）或菱形销（腰孔），以限制X和Y方向上的自由度。辅助定位销是锥形销。或使用金刚石塞子限制Z，X，Y和Z四个方向的自由度。设计检查工具时，请在检查体上定位孔的位置打孔（视插入定位而定）。销衬套），并给出定位孔的主体坐标。同时，将定位垫片和活动卡盘布置在刚性好，工件分布合理的位置，以确保工件的牢固定位。在设计中，应尽量减少夹紧点的数量，以确保活动卡盘在工作时不会与其他零件发生干扰，并考虑到工人的便利性，将身体的坐标定位在上表面的中心垫终于给了。
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，因此定位垫圈还起到限制工件自由度的作用，以防止工件围绕主定位销旋转（请参见图4)。
图4使用卡盘定位来限制工件的自由度
3.4底板组件的设计
将检查体的上表面沿参考平面方向延伸一定距离，以使最低点的厚度大于150mm，以确保检查体具有足够的强度，并尝试使检查体的底面检查主体，即底板组件的上表面（基准平面），位于主体坐标系的整数位置。检查体的底板组件通常由底板，槽钢（必要时在加工过程中），定位块和万向轮组成。检查机构固定好底板后，可以根据实际情况选择其他零件作为标准型号。
3.5孔检测
车身冲压件上的许多重要孔和法兰需要单独测试。在检查工具的设计中，通常将大约1mm厚的凸台添加到检查体的上表面。凸台的中心与工件孔的中心在同一轴线上，并且直径比孔的直径大5mm。凸台检测采用双划线方法（见图5)。当被测孔的精度较高时，使用定位孔通过塞规和衬套进行检测。
图5孔检测方法
4结论
在大型车身覆盖部件中，由于形状复杂，体积庞大，生产成本高以及检查对象一、的柔韧性差，因此难以快速获得大量准确的信息，并且已通过自动化逐步发展。检验方法（例如在线检验系统）已被替换，但是对于批量生产的小型冲压件的检验，我国的汽车制造商仍然主要依靠这种检验工具。
参考
1朱正德。汽车面板检查工具的原理和应用。工具技术，2000（1)
2任雪岩。车身面板的表面质量控制。汽车技术与材料，2001（2)
3杨华，曹立波。特征建模在车身面板设计中的应用。巴士技术与研究，2002（4)
4周宝成。设计，制造和应用综合检查工具。汽车电器（完）
