張華川

（北京汽車股份有限公司株洲分公司 412007)

淺析汽車零件檢具的有效性

張華川

（北京汽車股份有限公司株洲分公司 412007)

本文從檢具設(shè)計(jì)方案的注意事項(xiàng)著手，分別從檢具上產(chǎn)品的擺放角度，檢具的定位原則，檢具公差的設(shè)定合理性，檢具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的適用性及檢具的標(biāo)識(shí)及維護(hù)幾個(gè)方面，闡述保證檢具有效性的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。以期最大程度從設(shè)計(jì)角度保證檢具發(fā)揮監(jiān)查不合格品的目的。

仿真度；包容原則；適用性

檢具作為一種用來測(cè)量和評(píng)價(jià)零件尺寸質(zhì)量的專用檢驗(yàn)設(shè)備，被廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。特別是在汽車制造業(yè)中，汽車各部分零部件包含了鈑金零件、塑膠零件等，數(shù)量繁多且形狀復(fù)雜，其中的精度要求更是以“絲米”為控制單位。而多個(gè)零部件通過組合裝配的方式，最終需要滿足外觀及功能的要求。若零件誤差進(jìn)行累積，最終或與設(shè)計(jì)意圖背離，故而每個(gè)零部件的符合性就變得至關(guān)重要[1]。

關(guān)于零部件符合性的核查有多種方式，僅憑主觀的臆斷或是通過卡尺、卷尺等測(cè)量工具已越來越不能滿足高精度、復(fù)雜曲面形狀的匹配要求。檢具的數(shù)據(jù)化，恒定性，快速易顯性，使其越來越受青睞。使用檢具對(duì)零件進(jìn)行檢測(cè)成為問題分析的重要手段[2]。

檢具的有效性，應(yīng)當(dāng)是檢具設(shè)計(jì)的基本原則。在開發(fā)流程中，零部件檢具的開發(fā)，是與零部件開發(fā)同步進(jìn)行的，以產(chǎn)品三維數(shù)模和二維G&D圖、零件圖為主要依據(jù)，為了保證檢具的有效性，應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的考量。

1 檢具上產(chǎn)品的擺放角度仿真度

檢具的座標(biāo)系一般采用整車座標(biāo)系。在設(shè)計(jì)檢具之前，首先必須確定此部件在整個(gè)汽車中的裝配位置，定位方法、固定方式，以及與周圍相關(guān)部件的關(guān)系。檢具方案中，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的檢測(cè)方向應(yīng)按產(chǎn)品的裝車角度擺放，最大程度地模擬實(shí)車裝配情況，從而使測(cè)量結(jié)果真實(shí)地反映出產(chǎn)品裝配在汽車上的實(shí)際情況。如果按產(chǎn)品的裝車位置擺放而造成定位、裝夾、測(cè)量等無法進(jìn)行或不方便，可將產(chǎn)品進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度必須選擇90°或180°。

實(shí)際操作中，我們發(fā)現(xiàn)失效的檢具方案有一種類型，便是由于檢具上產(chǎn)品的擺放角度與實(shí)車的差異大，影響到對(duì)檢具結(jié)果有效性的判斷。設(shè)計(jì)受裝配角度重力作用影響的產(chǎn)品檢具，如果未將重力考慮到檢具方案中，不能直接反應(yīng)產(chǎn)品在汽車中裝配的實(shí)際狀態(tài)，那么得到的測(cè)量結(jié)果，往往與實(shí)車相去甚遠(yuǎn)，而檢具也就失去了存在的必要性。

2 檢具設(shè)計(jì)中，定位方式，定位點(diǎn)的選擇尤其重要

檢具的定位布局，是按照產(chǎn)品圖紙給定的信息進(jìn)行設(shè)計(jì)，綜合考慮產(chǎn)品裝車定位點(diǎn)和焊接定位點(diǎn)進(jìn)行布置。檢具的定位原則，是空間上限制一個(gè)產(chǎn)品六個(gè)自由度最基本的條件，在檢具上根據(jù)產(chǎn)品的特性允許超過3-2-1原則的過定位，以保證產(chǎn)品定位的可靠性。

三個(gè)定位面是控制產(chǎn)品最大投影面方向，兩個(gè)圓心的連線控制產(chǎn)品的上下方向跟旋轉(zhuǎn)，四方位定位銷（孔）控制產(chǎn)品的左右方向，依次即3-2-1。

一般把圖紙上孔位公差在+0.2 mm以內(nèi)的孔作為基準(zhǔn)孔，一般基準(zhǔn)孔為兩個(gè)。銷定位的設(shè)計(jì)采用獨(dú)立原則，一般采用彈簧座錐形銷結(jié)構(gòu)，單件檢具上，主定位銷一般為錐插銷，次定位銷為圓柱插銷?？偝蓹z具上，主定位銷為固定式圓柱銷，次定位銷為固定式棱形銷。

孔定位的設(shè)計(jì)采用定量配作法，所有定位孔均需加孔套。面定位的設(shè)計(jì)，要根據(jù)產(chǎn)品定位面的形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，可適當(dāng)增加輔助支撐以滿足三坐標(biāo)的測(cè)量需要。

對(duì)于以自由曲面為主的塑料產(chǎn)品，可直接從零件的數(shù)模中獲取零件表面曲面特征曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)。應(yīng)注意判斷，該模型應(yīng)以產(chǎn)品的內(nèi)表面或外表面為基準(zhǔn)或檢測(cè)參考面。充分考慮料厚及匹配因素，這對(duì)于檢具型體的表面設(shè)計(jì)尤其重要。比如，檢具設(shè)計(jì)中，對(duì)于頂棚與A、B、C柱的配合面設(shè)計(jì)，往往因?yàn)槲纯紤]周全而產(chǎn)生失敗的檢具設(shè)計(jì)。此類有重合部分，產(chǎn)生搭接關(guān)系的案例中，因?yàn)槲纯紤]料厚，而直接使用配合面進(jìn)行檢具設(shè)計(jì)，使得檢具無法檢測(cè)產(chǎn)品搭接的真實(shí)情況，致使檢具失效。

3 檢具公差的設(shè)定合理性

檢具的設(shè)計(jì)應(yīng)采用“泰勒原則”，即包容原則?？紤]所有的誤差，包括尺寸公差、形位公差、動(dòng)配合的間隙，以及考慮溫度的影響。通過尺寸鏈的計(jì)算，判斷是屬于尺寸增加間隙增加的增環(huán)，或是屬于尺寸減少間隙增加的減環(huán)。產(chǎn)品不得超越而只能小于最大實(shí)體邊界。

一般情況下，圖紙中有規(guī)定的基準(zhǔn)孔，位置精度不得超過±0.03 mm，沒有明確規(guī)定的，位置精度±0.1 mm，定位銷銷徑，孔徑正尺寸0.05 mm。檢測(cè)孔位置精度±0.15 mm，型面精度±0.15 mm，零面精度±0.10 mm，輪廓精度±0.15 mm，檢測(cè)樣板刀口精度±0.15 mm。

4 檢具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的適用性

確認(rèn)每一個(gè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)設(shè)置的目的，綜合考慮產(chǎn)品在實(shí)際批量生產(chǎn)過程中，由于產(chǎn)品尺寸、生產(chǎn)工藝等原因，可能發(fā)生的問題點(diǎn)，進(jìn)行檢測(cè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。比如，檢測(cè)總體長(zhǎng)度尺寸超過800 mm的中大型零件時(shí)，特別是注塑成型的產(chǎn)品，需要考慮批量生產(chǎn)時(shí)，可能發(fā)生拱起、翹曲變形問題，這時(shí)僅僅檢測(cè)邊輪廓邊是不足矣反應(yīng)零件的實(shí)際狀態(tài)的。此時(shí)就需要分段設(shè)置型面檢測(cè)塊，以便有效監(jiān)控零件變異點(diǎn)。

檢具上形狀面的檢測(cè)分為要求精度較高的檢查面、不要求精度的非檢查面以及零接觸面。檢查面是有配合組合關(guān)系，或外觀重要面以間隙檢查，一般檢具型體的表面與產(chǎn)品內(nèi)表面保持5 mm間隙，小型零件可采用3 mm間隙。數(shù)控加工機(jī)床能按照所設(shè)計(jì)的型面數(shù)模加工出5 mm或3 mm的檢測(cè)面。

用于螺母焊接，螺栓焊接或過孔的安裝孔，采用柱形塞規(guī)檢測(cè)。一般孔采用刻線的檢測(cè)方式。檢測(cè)直徑小于等于10 mm的孔，刻線與孔徑相同；檢測(cè)直徑大于10 mm的孔，刻線為雙線，外線與孔徑相同、內(nèi)線與外線單邊間隙3 mm。

為了增加被檢測(cè)板件類產(chǎn)品的穩(wěn)定性，以求得到最接近實(shí)際情況的檢查結(jié)果，使用板件夾持裝置，可固定板件保定板件的安定性。夾持裝置應(yīng)盡可能的模擬焊點(diǎn)或螺栓緊固點(diǎn)的位置。夾緊方式最常用的有平推式夾緊和馬蹄形壓頭夾緊。

平推式夾緊，包括夾鉗及彈簧夾緊等方式，一般情況應(yīng)盡量采用夾鉗式夾緊。

馬蹄形壓頭夾緊方式，夾頭材質(zhì)為鋁（LY12），開口應(yīng)大于6.5 mm，并注意夾鉗臂不應(yīng)超過RPS定位面的中心點(diǎn)，否則三坐標(biāo)探頭將會(huì)被夾鉗臂擋住而影響測(cè)量。

5 檢具標(biāo)識(shí)及維護(hù)

檢具的標(biāo)識(shí)應(yīng)明確、清晰，對(duì)定位面，支撐面，劃線孔檢測(cè)面、平整度檢測(cè)面、目視孔檢測(cè)面、塞規(guī)套管端面等均應(yīng)在制作檢具時(shí)，采用不同顏色進(jìn)行區(qū)分，并在檢具使用說明書中標(biāo)明。檢測(cè)銷應(yīng)齊備，并標(biāo)識(shí)清楚。檢具存放區(qū)域的環(huán)境溫度應(yīng)在0～45℃之間，并定期進(jìn)行復(fù)查，做好防塵防水保護(hù)。

6 結(jié)束語

從檢具設(shè)計(jì)開始，應(yīng)秉持有效性的原則，對(duì)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)，定位點(diǎn)的選擇保證有效性，適用性的。同時(shí)在檢具制造完畢交付之前，須對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，并進(jìn)行實(shí)際操作驗(yàn)證，確認(rèn)其是否能充分體現(xiàn)測(cè)量裝置的功能，得到檢具監(jiān)查產(chǎn)品不合格狀態(tài)的有效性。

[1]孟晗.淺談汽車沖壓零件檢具的設(shè)計(jì)及制造[J].科技風(fēng),2014,244(l0)：80,83.

[2]張憲平.論汽車沖壓件檢具的設(shè)計(jì)思路及要領(lǐng)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012,223(09)：154-156.

U466文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

張華川，本科，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造工藝與設(shè)備。