汽車檢具設(shè)計(jì)與制造- 檢具的功能與作用

汽車車身是整個(gè)汽車的重要組成部分，其制造成本和重量約占整車的40%-60%，汽車車身的制造質(zhì)量在很大程度上決定著汽車的整體性能，因此汽車車身制造的質(zhì)量是汽車制造質(zhì)量的重要組成部分，汽車車身制造過程是融合了薄板沖壓成形，自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線，焊接及檢測(cè)技術(shù)，質(zhì)量控制與管理等多學(xué)科領(lǐng)域的復(fù)雜過程，因此，可以認(rèn)為汽車車身制造質(zhì)量能夠在一定程度上反映出國(guó)家工業(yè)的技術(shù)水平和制造能力

通常汽車車身是由300-500個(gè)薄板沖壓件，在70-120個(gè)裝配站上，經(jīng)過零件，組件，分總成，，總成到白車身的層級(jí)經(jīng)點(diǎn)焊裝配而成，汽車車身制造的尺寸偏差將影響諸如風(fēng)躁聲，密封性，行駛平穩(wěn)性等整車性能。在汽車車身生產(chǎn)中，檢測(cè)技術(shù)是監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程，保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要一環(huán)。一般汽車車身由上千種零部件組成，各個(gè)零部件在加工和裝配過程中需要控制質(zhì)量環(huán)節(jié)特別多。從鑄鍛件毛坯，機(jī)械加工，熱處理到裝配的各個(gè)過程，都需要進(jìn)行必要的質(zhì)量控制，在大批量生產(chǎn)過程中，快速，準(zhǔn)確的測(cè)量手段就顯得非常重要。

檢具以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，自身制造成本相對(duì)其他測(cè)量技術(shù)工具比較低廉，一致得到廣泛應(yīng)用。尤其對(duì)于汽車產(chǎn)品中零部件公差相對(duì)較大，生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)生誤差隨機(jī)的成分較多的情況下，檢具更有其*的*性，在汽車零部件生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，檢具被大量使用，判斷產(chǎn)品是否合格不是使用檢具的目的，它更多的是通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析，找到質(zhì)量問題的原因，為生產(chǎn)加工或工藝的進(jìn)一步改進(jìn)提供可靠的科學(xué)依據(jù)，最終達(dá)到保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

在現(xiàn)代化的汽車廠中，尤其是轎車廠中，覆蓋件與車身生產(chǎn)中的質(zhì)量檢測(cè)和質(zhì)量控制，主要依靠檢具，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，便攜式多關(guān)節(jié)測(cè)量機(jī)和激光在線檢測(cè)系統(tǒng)等幾種手段。

車身制造尺寸質(zhì)量主要包括兩方面的問題，一是尺寸正確性（也就是均值），二是尺寸精密性（也就是穩(wěn)定性）。車身制造尺寸質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)以“理論值+公差”的形式給出。對(duì)于一條涉及幾百個(gè)沖壓件，幾十個(gè)裝配站，幾千個(gè)焊點(diǎn)的車身生產(chǎn)線而言，由于在大批量生產(chǎn)過程中，材料的變化，模具的磨損，工裝設(shè)備的磨損，工藝的變化，操作工人的變換等因素使得車身制造尺寸在各個(gè)環(huán)節(jié)上都不可避免地產(chǎn)生相對(duì)于原始設(shè)計(jì)尺寸的偏差。如果這些偏差得不到適時(shí)的控制，隨著時(shí)間和空間的累計(jì)，車身制造尺寸就會(huì)出現(xiàn)均值漂移和方差擴(kuò)大。均值漂移是指車身制造尺寸偏離設(shè)計(jì)值，方差擴(kuò)大則是車身制造尺寸波動(dòng)劇烈。一般來說，這兩種情況是相互作用，相處摻雜，使得車身制造尺寸質(zhì)量問題錯(cuò)綜復(fù)雜。

對(duì)于車身制造尺寸質(zhì)量的控制手段主要采用下面兩個(gè)方法：一是從產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，研究車身裝配過程中復(fù)雜的偏差產(chǎn)生的機(jī)制和傳遞規(guī)律，總結(jié)生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，確定合理的車身尺寸理論值，公差和制造工藝，以防止尺寸質(zhì)量問題的產(chǎn)生二是從檢測(cè)和控制的角度出發(fā)，研究先進(jìn)的車身尺寸檢測(cè)技術(shù)和診斷控制技術(shù)，總結(jié)生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，確定合理的檢測(cè)控制體系和方法，以迅速發(fā)現(xiàn)和解決尺寸質(zhì)量問題。

常見的汽車檢具主要針對(duì)整車白車身，內(nèi)外飾零部件，應(yīng)用于新項(xiàng)目開發(fā)過程和批量生產(chǎn)管理中，在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段的模具調(diào)試，生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化，批量產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)控方面發(fā)揮重要作用，汽車檢具對(duì)于縮短項(xiàng)目周期，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量方面有重要意義。是汽車工業(yè)基礎(chǔ)工藝檢測(cè)裝備，是我國(guó)汽車工業(yè)制造技術(shù)快速發(fā)展與國(guó)際接軌的重要標(biāo)志之一。

模具和檢具兩者有一定關(guān)聯(lián)，它們共同服務(wù)于零件，零件源于模具，而檢具檢驗(yàn)零件，“無以規(guī)矩，不成方圓”模具就是“規(guī)矩”，模具本身的結(jié)構(gòu)及精度和生產(chǎn)中的工藝參數(shù)等決定了產(chǎn)品（零件）的尺寸精度，表面質(zhì)量等。但“是否方圓”不能用產(chǎn)生“方圓”的“規(guī)矩來判定”。即生產(chǎn)出的零件之形狀和尺寸是否滿足設(shè)計(jì)要求？-不能用作為制造工具的模具來判定，不能簡(jiǎn)單的說一句“我們的零件尺寸由模具來保證”，就萬事大吉。零件尺寸合格-需要借助測(cè)量工具或檢具來測(cè)定，尤其是在批量生產(chǎn)中需要檢具，我們說，檢具是一種用于測(cè)量和評(píng)價(jià)零件尺寸和質(zhì)量的檢驗(yàn)工，它在零件的質(zhì)量控制過程中起著不可忽視，難以替代的作用。汽車零部件數(shù)目種類眾多，相關(guān)零部件尺寸匹配要求高，汽車零部件產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量工作者應(yīng)該將檢具的設(shè)計(jì)，制造和使用等提升到和模具同等重要的位置。

測(cè)量支架的功能

測(cè)量支架是用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量零件時(shí)的一種輔佐支架，其主要作用是定位零件，方便三坐標(biāo)測(cè)量，其所有支撐面（點(diǎn)）和定位基準(zhǔn)面（點(diǎn)）均須根據(jù)零件的CAD數(shù)據(jù)銑削加工，現(xiàn)代檢具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)常常考慮作為測(cè)量支架使用，當(dāng)檢具在線檢測(cè)功能與測(cè)量支架功能不能同時(shí)滿足時(shí)，應(yīng)首先滿足檢具的在線檢查功能。

對(duì)零件進(jìn)行定性，定量檢測(cè)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的在線檢測(cè)，需要將零件準(zhǔn)確地安裝定位于檢具上，然后通過目測(cè)，量測(cè)表或卡尺等工具對(duì)零件型面，周邊切線，功能孔位置等關(guān)鍵產(chǎn)品特性檢測(cè)（KPC），關(guān)鍵控制特性（KCC）進(jìn)行檢查，從而實(shí)現(xiàn)零件尺寸特性的快速判斷，也可通過計(jì)數(shù)型測(cè)量工具可以得到零件與CAD理論值之間的偏差。

關(guān)鍵產(chǎn)品特性=Key Product Characteristics “KPC”是產(chǎn)品特殊特性，如關(guān)鍵，重要尺寸，使差評(píng)本身所有的特性

關(guān)鍵控制特性=Key Control Characteristics “KCC”是過程控制特性，如設(shè)備的過程參數(shù)或關(guān)鍵，重要工序過程參數(shù)

調(diào)試模具，焊接夾具

汽車零件模具需要通過試模來對(duì)模具的穩(wěn)定性能和機(jī)器工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，優(yōu)化模具的結(jié)構(gòu)，確保能夠不間斷批量生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。一般模具調(diào)模是根據(jù)產(chǎn)品的全尺寸報(bào)告來作為指導(dǎo)的，這種方式雖然能夠準(zhǔn)確找到模具的問題所在，通常情況下需要幾輪的調(diào)整才能達(dá)到理想的效果。現(xiàn)在，檢具作為模具前期試模的指導(dǎo)工具，能夠直觀地反映產(chǎn)品的尺寸缺陷，便于模具工快速，準(zhǔn)確找到模具問題，不需要在進(jìn)行多輪的三坐標(biāo)測(cè)量，節(jié)省大量的人工，設(shè)備損耗的成本。

焊接夾具在對(duì)總成或分總成零件焊接時(shí)，零件會(huì)產(chǎn)生焊接誤差，為了合理分析產(chǎn)生的原因需要用檢具檢測(cè)的結(jié)果做對(duì)比。從而確定是否是夾具定位元件磨損，定位元件失效，夾具設(shè)計(jì)不合理或夾緊力不夠等因素引起了零件尺寸的不穩(wěn)定。

白車身件樣件焊接時(shí)匹配驗(yàn)證

白車身總成由數(shù)百種鈑金件組成，由于流程比較復(fù)雜，這些零件在焊接的過程中，會(huì)發(fā)生扭曲，變形等幾何尺寸的變化，為了更好的分析研究這些變化帶來的后果。需要模擬未焊接時(shí)，零件之間的搭接，從而發(fā)現(xiàn)單個(gè)零件的對(duì)總成的影響。螺釘車檢具利用鉚接和螺釘連接的固定方式代替焊接工藝，從而排除焊接變形的影響，將白車身件按焊接流程圖依次在螺釘車檢具進(jìn)行鈑金件的裝配，組裝成白車身總成。在制件裝配及螺釘連接過程中，發(fā)現(xiàn)單件對(duì)總成造成的影響，應(yīng)用與產(chǎn)品及模具的整改分析。

整車樣件的匹配驗(yàn)證

綜合匹配檢具功能是通過真實(shí)的零件模擬安裝，經(jīng)過測(cè)量綜合評(píng)估零件是否滿足匹配要求，這個(gè)過程可以通過不同的零件組合安裝，--零件與模擬塊，零件與零件，測(cè)量分析后的結(jié)果可能是零件問題，可能是設(shè)計(jì)問題，或工藝問題

在汽車開發(fā)的前期，，綜合匹配檢具通過安裝軟模制造的零件，既可用于評(píng)估零件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和匹配關(guān)系的合理性用于發(fā)現(xiàn)早期設(shè)計(jì)問題，并及時(shí)修改，也可通過零件的裝配，評(píng)估工藝對(duì)匹配的影響，制定合理的安裝工藝

在試生產(chǎn)的匹配評(píng)估中，由于零件檢具遠(yuǎn)離整車廠，綜合匹配檢具用來快速分析匹配問題，通過比較零件在白車身上的匹配與綜合匹配檢具上的結(jié)果差異，發(fā)現(xiàn)零件檢具在設(shè)計(jì)，制造中的問題，改善零件檢具