汽车检具设计制造几大原则分析与概述
一个好的汽车检具必须满足以下基本要求：
1） 保证汽车零部件质量的有效判断 保证汽车零部件质量合格与否的关键首先是根据产品正确选择定位基准、定位方法和定位元件绘制，必要时根据积累的经验进行定位 合理与否，使其具有恒定准确的定位基准，以确保最大的重复性和线性度，并注意检查工具中其他机构对检查功能的影响，以及注意检查工具应有足够的刚性。对于可重复使用的检具，应注意相关部件的强度和耐磨性，以保证检具的使用寿命。
2） 检查工具应满足生产力要求。专用检查工具的复杂性应与生产程序相适应。尽量采用各种快速高效的安装机制，以保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。
3）具有良好工艺性能的专用检具结构力求简单合理，便于制造、装配、调整、检查和维修。专用检具的制造属于单件生产。当通过调整或修理保证最终精度时，检具应配备便于调整和修理的结构。
4） 性能好的专用检测工具的操作要简单（包括产品的取放和检测，夹具的操作和搬运）、省力、安全、可靠。在客观条件允许且经济适用的前提下，尽量采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。
5) 要适当提高检具部件的通用化和标准化，选用标准化部件，特别是商业标准部件，以缩短检具制造周期，降低检具成本。
标准件选用原则：
在检具结构设计过程中，为了节省建模时间，缩短后期制造周期，需要选择合理的标准件进行设计。标准件的使用不仅要满足检具的功能要求，而且要更简单、更轻便。满足以下要求
1. 在检具设计中，尽可能使用OEMs推广的标准件。一般和大众一样，一般主机厂都有规定的标准件。这是验收的标准条件之一。
2.检具设计 在这个过程中，我们会继续使用尽可能多的模块，但我们也提倡新的结构设计和理念，例如针规插入物、L形襟翼支柱、复制机构、滑块机制和弹性。测试等
3. 内外饰件采用标准铸铝底板：车身部件根据客户要求或零件要求采用钢焊接底板（需二次回火）
4. 如果客户未指定标准件，可按通行标准执行，适当简化零件结构，提高加工效率
检具设计时，除了四个基本要求外，还要考虑能够满足产品和过程质量的分析功能。例如：产品配合面、密封面、配合面、对中面、孔/槽等检具功能应符合产品质量要求。
检具制作原理方向：原则上是根据零件的特性制作的，尽量采用凸面检具，如图所示汽车检具，制作时要考虑的要点：
检测零件时容易确定精度方向；考虑到成品内外饰的变形情况，方便取件，无干涉；尽量使用加载位置，可以组合使用更适合被测零件、量具使用等相对加载位置偏差。以90为增量作为相位差偏差；各配套件的检具生产方向尽量一致，便于问题分析
检具设计概念确认
一般来说，重要零件的检具计划需要得到主机厂的批准。在开始设计之前，应该举行一次设计概念的初步会议。主要参加人员：供应商检具工程师、检具设计及制造商代表。
设计概念应包括详细的检查工具草图和书面说明，以便能够遵循检具设计。设计概念不必像完成的设计那样详细，但应包括以下信息。
1）被测件与检具底座的位置关系最好使用加载装置。但是，其他位置可能更适合使用被测件检具（即第一次使用位置），如果相对于加载位置太高，则应以90度的增量偏转。
2） 定位基准平面图应与几何和公差图纸一致，可使用附带的基准垫
3）支持被测部件的量具和设备
4）检查零件和设备以测试以下功能
5）关键产品特性 (KPC) 产品质量特性 (PQC) 过程监控点 (PMP)
6） 所用材料应根据检测工具的用途和环境而定，以确保零件在当前生产的有效期内的功能性、重复性和线性度。如果适用，匹配或相邻部分的轮廓形状或线条特征
7） 设计理念应考虑操作者的人体工程学、被测部件的装拆方便、三坐标检测和SPC数据采集的可行性，当检测工具用于全球车辆时投影，考虑操作者的习惯（使用地区语言）
8） 基准选择：
尽量选择零件的重心方向作为主要基准面，以利于零件的稳定放置
使用3个或更多点作为主基准面，在基准总数尽可能少的前提下，保证零件的稳定性
所有主基准必须具有相同的特征
选择第二个和第三个基准平面的顺序
孔定位选择4向销，槽孔定位选择2向销，槽孔方向必须平行于第二基准面
选择2个双向销作为槽定位，且2个平行槽必须平行于第二个基准平面，另外1个点必须在第三个基准平面上
选择 4 向销作为孔定位，并在轮廓或周边上再选择 1 个点
在第二个基准平面上选择 2 个点，在第三个基准平面上选择 1 个点
六点定位原理
进行检测作业时，首先要确定工件在检具中的位置。并且在测量和检验过程中，一直保持在原位，按照图纸要求确定工件位置的过程称为定位。在检测过程中将工件保持在一定位置的过程称为装夹。
为了获得工件在检具中所需的位置，需要研究物体在空间中的位置是如何确定的。尚未定位的工件的位置是不确定的。这个位置的不确定性，称为自由度。
如图，将未定位的工件置于空间直角坐标系中，用X、Y、Z三个相互垂直的坐标轴来描述工件位置的不确定性，长方体可以沿X、Y、和 Z 轴。有不同的位置，还可以绕XYZ轴自由旋转，共有六个自由度。
工件的正确定位首先要限制工件的自由度。当消除这六个自由度时，物体在空间中的位置就完全确定了，所以自由度也是决定物体在空间中位置的独立参数。
如图，如果在XOY平面上放置一块板B来支撑物体A，那么物体A在这个平面上只能沿OX轴和OY轴移动，绕OZ轴旋转，而不能移动并沿 OZ 轴旋转。OX轴和Oy轴旋转，否则物体A会离开板B。这说明支撑板B消除了物体A的三个自由度。如果两个挡块1和2放在物体的xoz平面上物体A，物体A不能沿OY轴移动，也不能绕OZ轴旋转。消除了两个自由度。
最后，只要在物体A的ZOY平面上设置挡块3，消除物体沿OX轴移动的自由度，就确定了物体A的空间位置。
由几何可知，3个点可以确定一个平面，可以用3个定位支撑点4、5、6代替图中的支撑板B，同时用挡块1、2、3作为定位支撑点，使得一个定位支撑点平均消除一个自由度。因此，物体的空间位置需要按图纸布置六个支撑点，以消除物体运动的六个自由度。这样，六个适当分布的支撑点被用来限制六个工件。自由原理叫做六点定位原理
从图中可以看出，XOY平面上有3个支撑点，XOZ平面上有2个支撑点，ZOY平面上有1个支撑点。
上面三个支撑点的平面称为安装基面。支撑点的分布必须适当，否则六个支撑点不能限制工件的六个自由度。在这个面上，三个支撑点不能支撑在一条直线上。攻丝工件的重心必须落在这三个支撑点为顶点所形成的三角形内。三个定位支撑点之间的距离越大，安装基面越大，工件安装的稳定性和相对位置精度。因此，应选择工件轮廓尺寸最大的表面与安装基面接触。
带有两个定位支撑点的平面称为导向基面。这两个支撑点的连接线应平行于安装基面，两点之间的距离越远，安装精度越好。因此，应选择工件尺寸最长的表面与导轨基面接触。带有定位支撑点的平面称为定距基面。显然，安装定位支撑点不需要很大的面积和长度，所以工件通常选择较小的表面与固定基面接触。
二、工件在检具中的定位方法
如上所述，在检测操作中，根据图纸要求，得到工件在检测工具中确定的位置的过程称为定位。要获得工件在检具中的确定位置，必须遵循物体定位的六点定位原则。
产品定位中的约束分析
检具设计在初始阶段，我们首先要分析产品图纸的定位系统。定位系统的稳定性不仅会影响产品的生产和装配，而且在后期使用检具时可能会影响零件的测量结果不稳定。
六点定位原理可用于分析判断检具中的定位结构是否正确，布局是否合理，是否满足约束条件。
根据工件自由度的约束，工件的定位可分为以下几种
1） 完全定位 完全定位是指工件的六个自由度不受重复约束的定位。当工件在X、Y、Z坐标方向时，有尺寸要求或位置精度要求。
2） 工件不完全定位限制自由度数小于6
3） 定位不足
4） 超定位定位元件在同一自由度内反复限制产品方向的定位状态称为超定位。是否允许使用该定位状态主要从其后果来判断。当过度定位导致产品变形或产品与定位元件干涉时，明显影响产品的贴装状态，不能使用过度定位。
消除或减少过度定位引起的干扰，一般有两种方法；一是改变定位元件的结构，如减少定位
检具中典型的3-2-1定位原理
汽车工业是各个工业化发达国家的支柱产业之一。汽车面板作为汽车结构的重要部件之一，是影响车身质量的主要原因。据美国汽车工业统计，车身误差的72%来自于焊接夹具的定位误差。
车身主要由许多冲压件组装而成。薄壁零件占白车身总成的 70% 以上。由于薄壁板刚性差，容易变形，在检验过程中通常采用多点定位夹具。紧固，确保焊接位置各部分的配合。由于薄壁的柔韧性较大，在加工负荷下容易变形。一个更好的定位系统对零件的稳定性有很大的影响。
对于定位面1-3的定位，尽量保证定位块与支座平面垂直。当不能保证定位块与钣金平面垂直时，允许钣金定位块呈小角度。理论上，3个定位面可以定位一个面。钣金件使用3个定位面时，钣金件可能无法顺利放置。因此，有时会增加辅助定位面，以保证钣金件的平稳放置。当350MM内没有夹紧装置时，产品放置时会晃动，所以需要加装夹紧装置来放置产品汽车检具，防止产品晃动，或者理论定位面之间有间隙，检测时测量结果不准确。. 总结以上两点，在实际生产中，大型钣金件和复杂塑料件的定位面多于3个，但有4个以上。这种情况是过度定位，但这是允许的。
3-2-1定位原则是限制产品在空间六自由度的最基本条件。根据零件的特点，在汽车检具中允许超出3-2-1原则的过度定位，以保证零件定位的可靠性。
3-2-1原理的典型定位方法如下
3-2-1定位原理的含义是三个定位面，两个定位孔，定位孔的中心连成一条直线。这种定位原理是常用的。
3-2-1 定位原理： 3-2-1 定位原理是限制产品在空间六自由度的最基本条件。根据零件的特性，检具上允许超出3-2-1原则的过度定位。为保证另一箱的定位可靠性，三个定位平面控制产品最大投影面的方向，两个圆心的连接控制产品的垂直方向和旋转，四位定位pin（孔）控制产品的左右方向，依次为3个。-2-1. 基准A首先约束三个自由度，然后添加基准B以约束2个自由度，然后添加基准C以约束一个自由度。
产品在检具中的定位
在装配过程中，确定待安装零件与零部件相互位置的过程称为定位。通常的做法是先根据产品图纸分析确定定位基准，再根据相应的生产要求考虑其定位方式。
划线定位是原始定位方式，费时费力，精度低。仅用于单件生产，精度要求不高。检具组装时，常使用定位元件进行定位，即快速准确，定位元件是用来限制产品在检具上的位置的装置，如定位块、定位销、仿形面等。必须事先根据定位原理、产品定位基准和工艺要求将它们准确地排列在检具上，然后将每个安装的零件按一定的顺序放置在定位元件的指定位置（接触相互）完成定位。
1） 定位基准的选择 确定位置和尺寸的依据称为基准，可以是点、线或面。按用途可分为设计参考和工艺参考。过程参考分为定位参考、装配参考和测量参考。根据定位原理，定位参考分为主定位参考、辅助定位参考、辅助定位参考等。在检具上定位时，产品的定位基准必须与检具上的定位元件接触或重合。正确选择产品的定位基准可以获得准确、稳定、可靠的定位，同时也会影响到整个装配，
基准的重要性
三坐标测量的零件尺寸报告结果为OK，但检具检测结果为NG，或检具检测的零件状态OK，但检具检测结果为NG零件的三维测量是NG，在这种情况下，无法确定零件是否合格。针对此类问题，我们将梳理以下步骤；
首先，在测量零件时，需要检查三个坐标选择的测量基准是否与量具选择的定位基准完全一致。大多数情况下，分析完这一点，问题就基本可以解决了。
其次，如果基准一致，就要检查检具的检测尺寸是否符合图纸要求
第三，如果以上都符合要求，则需要重新测量零件，以考察零件测量的重复性。如果结果与第一个没有明显不同，则说明检测工具有问题，检测工具可能已失效。精度发生了变化。
定位元件的选择和设计在设计定位元件时应考虑与产品定位参考条件相适应。产品的形状多种多样，但其基本结构由平面、圆柱面、圆锥面和各种形状组成。它由曲面组成，这些曲面可以选择作为定位基准。因此，可以根据不同形状的定位基准选择或设计相应的定位元件。
