汽车检具如何实现轻量化
1 简介
在汽车的开发和生产中，汽车检具 是一种高效的质量控制专用工具。汽车是由数千个零部件组成，由汽车工厂和零部件供应商组成的产业链生产。在开发和生产过程中难免会出现质量问题。当出现质量问题时，检测工具是一个很好的质量判断标准，有助于问题分析。这可能会导致零部件供应商需要将检查工具运送到汽车工厂进行检查。检具还需要定期重新测量三坐标测量仪的精度。产品开发初期，需要将产品安装在检具上，移到三坐标测量机上进行全尺寸测量。所有这些都会导致检查工具在汽车工厂或零件供应商内部移动和移动。因此，质量人员非常关心检具的重量，要求重量轻，搬运方便。本文从检具材料和结构技术方面对检具轻量化的要求和发展趋势进行探讨和分析。
2 检测工具的基本介绍
检测工具是一种用于检测复杂形状零件的孔位、外周形状、台阶差、访问量等尺寸的专用夹具。 汽车检具 根据被测件的材质，主要分为金属件检具和塑料件检具。检具按结构主要分为夹持机构、定位销、检测销、检测块、底座、滑动或翻转检测机构、手持式检具、校准机构、支撑柱。检具底座主要有框架式底座和板式底座两种。
3 轻量级检测工具材料
传统检测工具一般以45号钢为主要材料。它虽然强度高、经久耐用，但体积大、机动性差。随着轻量化理念的普及和轻量化技术的不断进步，铝合金、合成树脂、电木、碳纤维等许多新材料被开发并投入到检测工具的制造中。新材料的密度远低于结构钢，可实现检具的轻量化。
从检具的结构分类来看，检测块、支撑柱和底座占据检具的大部分重量，所以检具的轻量化主要从这三块开始。检测块只检测产品的尺寸。当产品夹在检具上时，产品与检测块之间存在间隙（通常为3mm的间隙），检测块不需要承受其他部件的重量，因此检测块的强度要求为不高，也没有必要做太多。但产品在拆装检具时可能会遇到检测块。因此，对于不同类型的产品和工厂环境条件，检测块的强度和硬度要求是不同的。主要有以下两种情况：
首先，对于金属产品来说，工厂环境比较差，产品在装拆过程中很容易接触到检具。建议检查块选用结构钢，以保证强度和耐磨性。如果有轻量化要求，且工厂环境条件较好，检测块可以选择铝合金来减轻重量。如果对检测块的耐磨性有要求，可以对铝合金进行阳极硬化处理。如果对轻量化有较高要求，工厂配备专门的检具测量室，可选择木质替代材料。常用的代木材料有460和5166。460代木比较轻，硬度低，适合做临时检查工具。批量生产时汽车检具，建议选择密度更高、硬度更高的5166代木材。
其次，对于塑料制品，由于其柔软性，可以选择铝合金或替代木材作为检测块，以实现更轻的重量。同样，工厂环境较差，检测块建议选择铝合金；如果对轻量化要求高，工厂环境较好，检测块可选择替代木材汽车检具，进一步减轻重量。
支撑柱主要起到连接定位块、检测块、夹紧机构和底板的作用。支撑柱需要承受与其相连的定位块、检测块和夹紧机构的重量，因此对支撑柱的强度有一定的要求，必须保证足够的强度。如果支撑柱上方的机构更大更重，建议支撑柱应由结构钢制成。一般情况下，支撑柱可选用铝合金以减轻重量。
量规底座是支撑量规上的所有零件和产品，并保证底板四个角在自重作用下的平整度为0.1mm，因此底座的强度非常高。需要保证足够的拉伸强度和弯曲强度。底座一般选用结构钢、铝合金、电木和碳纤维四种高强度材料。
在第一种情况下，当检具检测块的材料为结构钢且支撑柱为钢或铝合金时，底座必须承受较大的重量。此时，检具的底座必须选择结构钢。
在第二种情况下，当检查块和支撑柱的材料都是铝合金时，底座需要承受的重量不是很大。您可以选择铝合金以减轻重量。
在第三种情况下，当检查块和支撑柱直接用作木材替代品时，底座承重更轻，可以选择铝合金材料。如果检查工具是临时检查工具，对轻量化有较高的要求，底座可以采用电木材料。
在第四种情况下，对检测工具的轻量化有极端的要求。可以选择高强度、低密度的碳纤维材料作为车架底座，检测块采用木质替代材料，检测块通过糊状树脂粘合在碳纤维车架底座上。例如，汽车前挡风玻璃框架检测有一个由碳纤维材料制成的框架底座，通过糊状树脂粘合到替代木材上，加工后成为检测块和支撑底座。支撑座可配备定位块等机构。用这种方法制作的汽车前风窗框检具极其轻便、坚固，可以保证检具的高精度。碳纤维检具的轻量化是一流的，但成本也越来越高。如果对轻量化和成本考虑有一定要求，建议金属产品检具的检测块、支撑柱和底座采用铝合金；塑料制品检具的检测块和支撑柱应全部更换。木质材质，底座为铝合金材质。
4 轻型检具结构
除了使用轻质材料减轻重量外，检具还可以通过结构优化来减轻重量。由于检测块、支撑柱和底座占据了检具的大部分重量，将从这三个块分析结构优化。首先，检测块只是作为测量产品尺寸的参考，主要可以承受自身的重量，所以设计的越小越好。在某些情况下，检测块直接连接到底板而没有支撑柱。在这种情况下，检测块会比较大，可以在检测块中间挖空，如图2所示。 其次，支撑柱需要支撑定位块、检测块和检测块的重量。夹紧机构，所以需要保证自身的强度。当一个支撑柱支撑更多或更大的部件时，支撑柱的体积会非常大，如果做成实心的，它会很重。这里有两种结构优化方法：
(1）支撑柱采用平板焊接，平板搭接处焊接加强筋，保证支撑柱的刚度和强度，如图3；
(2）对于一体式支撑柱，当体积较大时，可以从支撑柱底部钻孔以减轻重量，如图4所示。三、检具底座支撑检具上的所有零件和产品，对底座的强度有非常高的要求，如果底座上的零件没有被密集覆盖而留有空隙，那么在前提下可以将底座镂空以减轻重量保证底座的强度和刚度。
以上从检具材料的选择和检具结构的优化上介绍了如何实现检具的轻量化，基本可以满足大部分企业对检具轻量化的要求检具轻量化虽然有诸多优点，但选择高强度、低密度材料的价格较高，结构优化和减重也会增加加工成本。检查工具的重量越大，相应的成本就越高，鱼和熊掌兼得是不可能的。现实中，汽车行业的竞争非常激烈，成本控制非常严格。因此，不能一味追求检具的最大轻量化，不计成本制作检具。相反，您应该根据公司自身的情况和需求来综合选择检测工具。材料，在轻量化和成本之间找到平衡。
