車身沖壓件、分總成(由沖壓件焊接而成)、車身骨架、各種內(nèi)飾件等總稱為車身覆蓋件，覆蓋件的制造質(zhì)量對(duì)于整車質(zhì)量，尤其是轎車和各類客車的焊裝生產(chǎn)及整車外觀造型影響很大，所以對(duì)其質(zhì)量的檢測(cè)成為汽車生產(chǎn)廠必不可少的工作。國(guó)內(nèi)對(duì)于重要的小型沖壓件一般都采用專用的檢測(cè)夾具(簡(jiǎn)稱檢具)作為主要的檢測(cè)手段，以控制工序間的產(chǎn)品質(zhì)量。美國(guó)、德國(guó)、日本等汽車工業(yè)高度自動(dòng)化的國(guó)家均已開始采用在線檢測(cè)設(shè)備，高效快速地反應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。我國(guó)上海大眾汽車制造有限公司于2001年引進(jìn)了兩套在線檢測(cè)的設(shè)備，但由于技術(shù)和管理原因一直未能有效的使用，而且由于在線檢測(cè)設(shè)備的成本和技術(shù)要求很高，在我國(guó)很難普遍地應(yīng)用于小型車身沖壓件的檢測(cè)。近年來(lái)隨著轎車和客車工業(yè)的迅速發(fā)展，車身覆蓋件檢具在國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委已將檢具的生產(chǎn)能力列在車輛企業(yè)生產(chǎn)條件考核程序中，因此設(shè)計(jì)和制造出操作方便、檢測(cè)精度高的專用檢具，成為許多汽車生產(chǎn)廠家急待解決的問(wèn)題。
2車身小型沖壓件件檢具構(gòu)成和特點(diǎn)
車身小型沖壓件檢具主要由底板總成、檢具體、斷面樣板、主副定位銷和夾緊裝置組成(見圖1)。檢測(cè)的主要要素為工件外形(包括工件的輪廓和曲面的形狀等)以孔、凸緣等特征的位置。檢具設(shè)計(jì)時(shí)，一般將尺寸基準(zhǔn)置于車身坐標(biāo)系中，在X,Y,Z方向每隔100mm劃坐標(biāo)線，用底板上的基準(zhǔn)塊和基準(zhǔn)孔建立檢具的坐標(biāo)系。
車身沖壓件大多具有空間曲面和較多局部特征，具有非軸對(duì)稱、剛性較差等特點(diǎn)，因此定位、支承和裝夾都比較困難?，F(xiàn)在大多數(shù)的車身沖壓件檢具體都是由數(shù)控機(jī)床按數(shù)模和預(yù)定的加工程序一次性自動(dòng)完成所有需要加工的表面和孔位，檢具體的材料多為環(huán)氧樹脂，檢具體設(shè)計(jì)完成后，再根據(jù)檢具體確定底板總成的位置和大小，并在需要檢測(cè)的關(guān)鍵截面設(shè)置斷面樣板。
3檢具設(shè)計(jì)的一般步驟
3.1工件和檢具體設(shè)計(jì)建模
首先要參照零件圖紙分析工件，初步擬定檢具設(shè)計(jì)方案，確定檢具的基準(zhǔn)面、凹凸情況，檢測(cè)截面、定位面等，并簡(jiǎn)單繪制其二維示意圖。
在檢具的設(shè)計(jì)中，檢具體的設(shè)計(jì)建模是關(guān)鍵，它直接影響到檢具能否*的檢測(cè)工件質(zhì)量。由于車身覆蓋件以自由曲面為主的特點(diǎn)，“實(shí)物反求”是目前建模的通用方法。反求即依據(jù)已經(jīng)存在的工件或?qū)嵨镌?，用激光掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理、三維重構(gòu)等過(guò)程，構(gòu)造具有具體形狀結(jié)構(gòu)的原型模型的方法。我們用激光掃描儀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的工件表面進(jìn)行掃略，采集到以點(diǎn)云為主的工件表面特征信息，將點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到車身坐標(biāo)下，用surfacer軟件處理點(diǎn)信息，得到工件表面曲面的特征曲線，從而生成*終的自由曲面模型；同時(shí)可以通過(guò)點(diǎn)云到曲面的*大*小距離來(lái)檢測(cè)所生成的原形模型。應(yīng)注意的是，此時(shí)所得到的模型是沒有厚度的片體模型，要根據(jù)掃描儀掃略的表面分清該模型為工件的內(nèi)或外表面，這對(duì)于檢具體的設(shè)計(jì)尤為重要。
為實(shí)現(xiàn)檢具對(duì)工件自由曲面的檢測(cè)，一般使檢具體的表面與工件內(nèi)表面保持2-3mm左右的常數(shù)間隙，數(shù)控加工機(jī)床能按照所設(shè)計(jì)的型面數(shù)模達(dá)到較高精度的要求，實(shí)際檢測(cè)時(shí)通過(guò)檢具型面配合專用的量具往復(fù)移動(dòng)即可測(cè)量出工件曲面的偏差。工件外輪廓的檢測(cè)方法主要有兩種，設(shè)計(jì)所對(duì)應(yīng)的檢具時(shí)：①檢具體表面沿工件外輪廓切向向外延伸20mm左右；②沿工件外輪廓法向方向向下延伸20mm左右。在通用的CAD軟件(如UG)中，將工件表面向內(nèi)offset2-3mm的距離(如果所生成的工件模型為外表面，在作offset時(shí)還要加上工件的厚度)，接著把該曲面沿其輪廓的切向或法向延伸20mm，得到檢具體的檢測(cè)表面，再向基準(zhǔn)面拉伸一定距離即是檢具體模型。由于車身覆蓋件較為復(fù)雜，在生成檢具體檢測(cè)表面時(shí)大多需要上述兩種方法的結(jié)合，而對(duì)于一些特殊的型面，這一點(diǎn)仍然難以實(shí)現(xiàn)。圖2所示為復(fù)雜型面的處理示意圖。圖中內(nèi)引擎支座的工件表面在1,2兩處明顯產(chǎn)生自相交和干涉，為了保證工件的主要輪廓得到檢測(cè)，犧牲了具有垂直高度差的轉(zhuǎn)角處的檢測(cè)，生成如圖所示的檢具體表面，*后在檢具體表面沿工件輪廓和間隔3mm雙劃線，以方便檢測(cè)工件輪廓。當(dāng)然，在檢具(尤其是檢具體)的設(shè)計(jì)中還會(huì)碰到很多類似的問(wèn)題，都需要對(duì)檢具原理的滲透理解和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行處理。
3.2斷面樣板的設(shè)計(jì)建模
對(duì)工件關(guān)鍵形面的檢測(cè)一般通過(guò)斷面樣板來(lái)實(shí)現(xiàn)，檢具的斷面樣板分為旋轉(zhuǎn)式和插入式兩種，當(dāng)斷面樣板的跨度超過(guò)300mm時(shí)，為保證垂直方向的檢測(cè)精度，通常將其設(shè)計(jì)為插入式。檢具體表面檢測(cè)的是工件的內(nèi)表面，斷面樣板則橫跨在工件外表面上，用來(lái)檢測(cè)關(guān)鍵截面的外表面，一般其工作表面距離工件外表面2-3mm，其建模方法與檢具表面類似。斷面樣板的板體材料一般為鋼或鋁等金屬，工作表面部分可用鋁或樹脂等制成。復(fù)雜形面的斷面樣板在旋轉(zhuǎn)或插入時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉，實(shí)際設(shè)計(jì)中可以將其分段處理，如圖3所示。
若設(shè)置成插入式斷面樣板，則與工件定位銷發(fā)生干涉；若設(shè)置成單一旋轉(zhuǎn)式，由于工件本身多折面性，造成與檢具體或工件發(fā)生干涉，將其設(shè)計(jì)成兩塊獨(dú)立旋轉(zhuǎn)式斷面樣板，即可滿足全面檢測(cè)的要求。
3.3工件的定位和夾緊
工件正確合理的定位是準(zhǔn)確測(cè)量的基礎(chǔ)。車身覆蓋件在檢具上的定位方式主要由定位孔和夾頭夾緊定位或用*磁鐵夾緊配合完成。隨著檢具在車身制造中的廣泛應(yīng)用，杠桿式活動(dòng)夾頭和*磁鐵均有系列化產(chǎn)品選購(gòu)，活動(dòng)夾頭還配置有不同型式和尺寸的支架或托架。大多的車身覆蓋件都有主、副兩定位孔，主定位銷一般為圓柱銷(圓孔)或菱形銷(腰孔)，以限制X.Y兩方向的自由度；副定位銷為圓錐銷或菱形塞銷，用以限制Z.X.Y.Z四方向的自由度。設(shè)計(jì)檢具時(shí)，在檢具體上的定位孔位置打孔(以放入定位銷襯套為準(zhǔn))，并給出定位孔的車身坐標(biāo)。同時(shí)，在工件剛性較好且分布合理的位置布置定位墊片和活動(dòng)夾頭，以保證工件的牢固定位設(shè)計(jì)時(shí)要盡量減少夾緊點(diǎn)數(shù)量，保證活動(dòng)夾頭工作時(shí)不與其它部件產(chǎn)生干涉，并考慮到工人的操作方便，*終給出定位墊片上表面中心的車身坐標(biāo)。
對(duì)于只有一個(gè)定位孔的工件，由于主定位孔只能限制兩個(gè)自由度，定位墊片也起到限制工件自由度的作用，以防止工件繞主定位銷旋轉(zhuǎn)
3.4底板總成的設(shè)計(jì)
在檢具體上表面沿基準(zhǔn)面方向拉伸一定的距離，使其*低點(diǎn)大于150mm的厚度，以保證檢具體有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)盡量讓檢具體底面，即底板總成的上表面(基面)，在車身坐標(biāo)系的整數(shù)位置上。檢具體底板總成一般由基板、槽鋼(必要時(shí)在中間加工字鋼)、定位塊和萬(wàn)向輪組成，當(dāng)基板由檢具體固定好后，其它部件即可根據(jù)實(shí)際的情況選用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)。
3.5孔的檢測(cè)
車身沖壓件中對(duì)許多重要的孔和翻邊等需要單獨(dú)檢測(cè)。
在檢具的設(shè)計(jì)中通常在檢具體上表面加上1mm左右厚的凸臺(tái)，凸臺(tái)的中心與工件孔中心在同一軸線上，直徑比孔徑大5mm，并在凸臺(tái)上采用雙劃線方式檢測(cè)(見圖5)。當(dāng)被測(cè)孔的精度要求比較高時(shí)，采用定位孔的方式用塞規(guī)和襯套檢測(cè)。
4.結(jié)語(yǔ)
在車身大型覆蓋件中，由于這類檢具的形狀復(fù)雜、體積龐大、制作成本較高、檢測(cè)對(duì)象單一、柔性差，難以快速獲得大量的準(zhǔn)確信息，已逐步被先進(jìn)的自動(dòng)化檢測(cè)手段(如在線檢測(cè)系統(tǒng))所取代，但對(duì)于大批量生產(chǎn)的小型沖壓件的檢測(cè)，目前我國(guó)汽車生產(chǎn)廠家仍主要依靠這類檢具。
