车身小型冲压件的一般方法和步骤检具设计

车身小型冲压件的一般方法和步骤检具设计

2004年收稿：2003年6月小车身冲压通用方法和步骤检具设计 褚君陈杰 上海交通大学 摘要：从汽车结构入手，结合实例说明小车身冲压检具设计通用方法和步骤具体设计建模的步骤和新思路，并提出了小检具设计中常见问题的解决方案。关键词：检具设计，车身小2号冲压件测试治具设计楚君陈杰摘要：基于实例和结构，车身2号小号冲压件测试治具设计的常用方法和流程介绍了测试治具本体的新设计和建模方法，提出并解决了测试治具设计中的一些常见问题。关键词：测试治具设计，小型2尺寸冲压件 1 介绍 组装件（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。覆盖件的制造质量对整车质量至关重要，尤其是轿车和各种乘用车的焊接生产和整车外观影响很大，因此其质量检测已成为汽车制造商必不可少的工作.

对于我国重要的小型冲压件，一般采用专用检具（简称检具）作为主要检验手段，控制工序间的产品质量。美国、德国、日本等汽车工业高度发达的国家都开始采用在线检测设备来高效、快速地响应产品质量问题。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，并没有得到有效使用，而且由于在线检测设备成本高、技术要求高，在我国很难普及。适用于小型车身冲压件的检测。最近几年，随着汽车和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测工具，已成为众多汽车厂商亟待解决的问题。2 小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、断面模型、主副定位销及夹钳组成装置（见图1)。主要检查元素是工件形状（包括工件轮廓和曲面形状等）的位置，具有孔、法兰等特征。当<

图1 检具主要结构示意图 车身冲压件大多具有空间曲面，局部特征多，非轴对称，刚性差等，定位、支撑、装夹难度较大。目前，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自动完成的。所有需要加工的曲面和孔洞，一次自动完成。, 然后根据检查细节确定底板组件的位置和尺寸，并在需要检查的关键部分设置横截面模型。3 检具设计的一般步骤 3 1 1 工件及检验具体设计建模首先要参考零件图、初稿检具设计计划分析工件，确定基准面、检具不平度、检验截面、定位面等上，简单的画出它的二维示意图。在检具设计中，检具的具体设计建模是关键，它直接影响检具能否准确检测工件的质量。由于车身面板以自由曲面为主的特性，“从实物逆向搜索”是目前通用的建模方法。逆向搜索是利用激光扫描仪根据现有工件或物理原型采集数据，经过数据处理后，三维重建等，构建具有特定形状和结构的原始55年第38卷第2©1994-2009中国学术期刊电子出版社。版权所有。5 模型法。

我们使用激光扫描仪对标准工件表面进行扫描，根据点云采集工件表面特征信息，将点坐标转换为车身坐标检具设计，利用surfacer软件对点信息进行处理得到工件表面的特性曲线。, 生成最终的自由曲面模型；同时，可以通过点云到表面的最大和最小距离检测生成的原型模型。需要注意的是，此时得到的模型是没有厚度的片状模型。需要根据扫描仪扫描的表面来区分型号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。为了实现检测工具对工件自由曲面的检测，检测面与工件内表面的间隙一般保持在2～3mm左右的恒定间隙。检测时，可以用专用量具，通过量规表面的往复运动来测量工件表面的偏差。检测工件外轮廓的方法主要有两种。设计相应的检测工具时： ①检测面沿工件外轮廓切线方向向外延伸约20mm；②沿工件外轮廓法线方向向下延伸约20mm。一般的CAD软件（如UG），

由于车身覆盖件的复杂性，在生成检测面时通常需要将上述两种方法结合起来。但是，对于一些特殊的配置文件，这仍然很难实现。图2为复杂形状的加工示意图。图中，发动机支架的工件表面有明显的自相交和两处干涉。对于特定的表面，最后在被检测表面沿工件轮廓划线，间隔3mm，以方便工件轮廓的检测。当然，在检测工具（尤其是检测设备）的设计中会遇到很多类似的问题，并且需要对检具原理的深入理解和体会。图2 复杂型材加工 3 1 2 截面模型设计建模 当超过300mm时，为保证垂直方向的检测精度，通常设计为插入式。检测面检测工件的内表面，截面模型用于检测临界截面的外表面。一般工作面距工件外表面2～3mm。建模方法和检查工具表面相似。断面模型的板体材料一般为钢或铝，工作面部分可由铝或树脂制成。图2 复杂型材加工 3 1 2 截面模型设计建模 当超过300mm时，为保证垂直方向的检测精度，通常设计为插入式。检测面检测工件的内表面，截面模型用于检测临界截面的外表面。一般工作面距工件外表面2～3mm。建模方法和检查工具表面相似。断面模型的板体材料一般为钢或铝，工作面部分可由铝或树脂制成。图2 复杂型材加工 3 1 2 截面模型设计建模 当超过300mm时，为保证垂直方向的检测精度，通常设计为插入式。检测面检测工件的内表面，截面模型用于检测临界截面的外表面。一般工作面距工件外表面2～3mm。建模方法和检查工具 表面相似。断面模型的板体材料一般为钢或铝，工作面部分可由铝或树脂制成。检测面检测工件的内表面，截面模型用于检测临界截面的外表面。一般工作面距工件外表面2～3mm。建模方法和检查工具表面相似。断面模型的板体材料一般为钢或铝，工作面部分可由铝或树脂制成。检测面检测工件的内表面，截面模型用于检测临界截面的外表面。一般工作面距工件外表面2～3mm。建模方法和检查工具表面相似。断面模型的板体材料一般为钢或铝，工作面部分可由铝或树脂制成。

复杂形状的横截面模板在旋转或插入时会发生干涉。在实际设计中，可以分段加工，如图3所示。如果设置为插入式截面模板，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，会干扰检测体或工件，故设计为两个独立的回转段。该模型能够满足综合测试的要求。图3 截面模型的截面加工 3 1 3 工件的定位和装夹 工件正确、合理的定位是准确测量的基础。车身盖在检具上的定位方法主要通过定位孔与卡盘的夹持定位或与永磁体的夹持配合来完成。随着检具在车身制造中的广泛应用，无论是杠杆式活动卡盘还是永磁体，都有一系列产品可供选择。活动卡盘还配有不同类型和尺寸的支架或支架。大多数车身面板都有主定位孔和辅助定位孔。主要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。或者用菱形塞来限制Z、X、Y、Z四个方向的自由度。设计检测工具时，在检测体上定位孔的位置钻孔（以插入定位销衬套为准），并给出定位孔的体坐标。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检具设计，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零件干涉，并考虑到工人的方便，定位上表面中心的身体坐标pad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，定位垫片也限制了工件的自由度。6 Tool Technology © 1994-2009 中国学术期刊电子出版社。版权所有。2004度 防止工件绕主定位销旋转的功能（见图4). 图4 用卡盘定位工件，限制工件的自由度 3 1 4 使最低点大于150mm的厚度，以保证检测体有足够的强度。同时，尽量保持被检体的底面，即底板组件的上表面（基面）在体坐标系的整数位置。底板总成一般由底板、槽钢（必要时在中间加工）、定位块和万向轮组成，底板由检测体固定时，其他零件可根据实际选用标准模型的情况。3 1 5 孔检测 图5 孔检测方法 车身冲压件中很多重要的孔和法兰需要单独检测。在检查工具的设计中，通常在检查体的上表面增加一个厚度为1mm左右的凸台。工件中心与工件孔中心在同一轴线上，直径比孔直径大5mm。双划线法用于检测boss（见图5).

当被测孔的精度要求比较高时，定位孔用塞规和衬套进行检测。4 结论 在大型车身覆盖件中，由于形状复杂、体积庞大、生产成本高、检查对象清单灵活性差，难以快速获取大量准确信息，已逐渐被逐渐推进。自动化检测方式（如在线检测系统）已被取代，但对于批量生产的小型冲压件的检测，目前我国汽车制造企业仍主要依靠此类检测工具。参考文献 1 朱正德．汽车面板检测工具的原理及应用[J]. 工具技术, 2000(1)2任雪燕. 汽车车身板件的表面质量控制。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. 客车技术与研究, 2002(4)4 周宝成.设计、制造及综合检具的应用。作者：褚军，硕士，上海交通大学2001级硕士研究生，200030上海“现代切割与测量工程（国际）研讨会”征文。2004年是“创刊40周年” Tool Technology”杂志。近40年来，该杂志赢得了国内切削与测量领域的国内高校、科研院所、刀具制造商和用户行业的专家、学者、

并广泛收集和发表切割与测量工程领域的各类科研论文和应用技术手稿。热烈欢迎切削与测量领域的高校、科研院所、刀具制造商、用户行业单位和个人积极参与。金秋十月，成都将以美丽的西部现代都市风貌迎接行业同仁的到来。本次会议也将使您和我们的同事有一个盛大的聚会，并带您圆满成功。主办单位：成都刀具研究所、国家精密刀具工程技术研究中心、刀具技术杂志社、支持单位：中国机械工业金属切削刀具技术协会、

投稿截止日期：2004年7月31日（投稿请注明“Feature Call for Papers”）。会议筹备组联系人：胡红兵、王立新 地址：成都市福清路二段工具技术杂志社24号 邮编：610051 电话：(028)83242219 83242240 传真：(028)83242240E 2 邮箱：toolmagazine @toolpaper @7 5 年 38 № 2© 1994-2009 中国学术期刊电子出版社。保留所有权利。