楊曉棠 何麗華 胡博

沈陽來金汽車零部件有限公司

汽車沖壓零件檢具的設(shè)計(jì)及制造

楊曉棠 何麗華 胡博

沈陽來金汽車零部件有限公司

汽車沖壓件檢具作為控制汽車沖壓件質(zhì)量的重要手段已被國內(nèi)外各汽車整車及配件廠家廣泛運(yùn)用。本文就如何設(shè)計(jì)出操作簡便、檢測精度高的專用檢具這個(gè)問題，對檢具的布局、定位、自由度法則及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)進(jìn)行了介紹，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對零件要求精度的部位的設(shè)計(jì)方法及要領(lǐng)等進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

汽車沖壓件 檢具 設(shè)計(jì)思路

隨著我國汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，汽車的外觀質(zhì)量及其內(nèi)在質(zhì)量成為了各汽車制造廠家角逐市場的先決條件。汽車外觀質(zhì)量及其內(nèi)在質(zhì)量主要是由沖壓件的質(zhì)量決定的，因此對沖壓件質(zhì)量的控制顯得非常重要。目前沖壓件的檢測已成為汽車生產(chǎn)廠及零件制造廠必不可少的工作。國外(德國、美國、日本等)企業(yè)對于重要的沖壓件一般都采用專用的檢測夾具作為主要的檢測手段，以控制工序間的產(chǎn)品質(zhì)量。汽車沖壓件檢具(以下簡稱檢具)在國外汽車行業(yè)的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，各汽車制造廠家對如何進(jìn)行檢具質(zhì)量評估高度重視，因此對我國汽車制造業(yè)來講，要生產(chǎn)出高品質(zhì)的汽車，如何設(shè)計(jì)和制造出操作方便、檢測精度高的專用檢具，成為許多汽車生產(chǎn)廠家急待解決的問題。本文在此嘗試闡述檢具的設(shè)計(jì)思路及要領(lǐng)，供大家討論。

一、汽車沖壓件檢具的特點(diǎn)

檢具廣泛普遍的應(yīng)用于汽車行業(yè)，沖壓件檢具是判定汽車沖壓部件質(zhì)量最簡單有效的方法，它能夠?qū)_壓件的尺寸進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測量，并對零件質(zhì)量做出準(zhǔn)確的判定，及時(shí)發(fā)現(xiàn)沖壓件不符合項(xiàng)，根據(jù)檢具測量結(jié)果分析問題產(chǎn)生的原因，有針對性的制定整改措施以利于提升沖壓件的質(zhì)量。檢具測量沖壓零件具有操作簡單方便、易于修改變更、不損傷零件、適用于快速檢測大批量零件等優(yōu)點(diǎn)，檢具大多采用樹脂或鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)，結(jié)構(gòu)精巧、外形美觀、不易磨損、不易變形。檢具整體結(jié)構(gòu)中，不僅有用來進(jìn)行檢測的斷面規(guī)和檢具本體，還包含用來對沖壓件進(jìn)行固定作用的定位銷和夾緊裝置，以及一些輔助機(jī)構(gòu)運(yùn)動的滑軌、氣缸等裝置，通過檢具，基本上可以實(shí)現(xiàn)對沖壓零件的大部分檢測功能，驗(yàn)證合格的檢具測量結(jié)果可靠。

二、汽車沖壓件檢具的設(shè)計(jì)過程

（一）檢具的一般設(shè)計(jì)步驟。沖壓件檢具的設(shè)計(jì)除了在某些細(xì)節(jié)方面會存在一定偏差，但在大體設(shè)計(jì)步驟基本上一樣。首先，要對所言檢測的沖壓零件圖紙及測量項(xiàng)目、測量要求進(jìn)行詳細(xì)分析，根據(jù)該沖壓零件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的問題和所有需要檢測的細(xì)節(jié)擬定檢具的具體設(shè)計(jì)方案，然后再根據(jù)檢具的設(shè)計(jì)方案完成3D建模，在設(shè)計(jì)過程中，首先要設(shè)定合適的檢具基準(zhǔn)面，接下來，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定檢測截面、定位銷和夾緊裝置的位置；完成3D建模后，要進(jìn)行干涉和操作性檢查，檢查檢具自身機(jī)構(gòu)運(yùn)動軌跡是否有干涉，檢查檢具與零件之間是否有干涉，還要檢查零件拆裝軌跡是否有干涉；最后，根據(jù)3D數(shù)模完成2D圖紙的繪制，圖紙中要明確檢具的加工、制作要求，至此整個(gè)設(shè)計(jì)流程完成。在整個(gè)檢具設(shè)計(jì)流程中，最關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是對檢具體的建模。檢具體建模的準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到整個(gè)檢具最終檢測結(jié)果的精確程度。所以，在設(shè)計(jì)過程中，一定要對檢具體的建模進(jìn)行嚴(yán)格控制，目前，檢具體建模最高效的方法就是“實(shí)物反求”法，該方法主要是先通過激光掃描儀對實(shí)物進(jìn)行完整掃描，得出詳細(xì)具體的事物相關(guān)數(shù)據(jù)信心，并通過計(jì)算機(jī)對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，得出基本的檢具體建模數(shù)據(jù)，然后，再利用CAD或者是其他的繪圖軟件，根據(jù)這些基本建模數(shù)據(jù)構(gòu)建出三維模型，以此來保證檢具體建模的高效性和準(zhǔn)確性[1]。對于新開發(fā)的沖壓零件，沒有檢具實(shí)物，反求法并不適用，目前應(yīng)用最廣泛的是依據(jù)沖壓零件數(shù)據(jù)進(jìn)行間隙偏移延伸，由于沖壓零件本身有制造誤差，為避免零件與檢具仿形面的干涉，檢具體表面與沖壓件內(nèi)表面之間應(yīng)該留出2～5mm左右的間隙。

（二）檢具基準(zhǔn)面設(shè)計(jì)?；鶞?zhǔn)面的設(shè)計(jì)首先應(yīng)該根據(jù)檢具尺寸及被測零件在車體坐標(biāo)系中的位置來設(shè)計(jì)檢具基準(zhǔn)，確定檢具上的長、寬、高三個(gè)方向的基準(zhǔn)面。然后根據(jù)所檢測沖壓件數(shù)據(jù)，再結(jié)合沖壓件在車身上的具體安裝位置的形狀來確定檢具基準(zhǔn)形式，對孔基準(zhǔn)和輔助基準(zhǔn)等進(jìn)行確定，在檢測的時(shí)候，根據(jù)對孔基準(zhǔn)以及輔助基準(zhǔn)的參考，將所檢測沖壓件從長寬高三個(gè)方向合理安裝在基準(zhǔn)面上，測量基準(zhǔn)自身誤差及其相對誤差要控制在0.1mm以內(nèi)，否則，會對檢測結(jié)果造成很大偏差。

（三）檢具材料的選擇。通常，檢具型體的材料一般依據(jù)客戶需求來確定，如果為了檢具輕量化，可選用樹脂材料或碳纖維材料，但是碳纖維材料成本非常高，目前還沒有廣泛應(yīng)用，樹脂材料目前是檢具行業(yè)最常使用的材料，具有成本低、耐磨損、易于設(shè)計(jì)變更等明顯優(yōu)勢，缺點(diǎn)是檢具精度會受溫度和濕度的變化影響；除樹脂外，鋁合金也是最廣泛應(yīng)用于檢具型體的材料，鋁合金檢具變形率小，受外界環(huán)境影響較小，精度較高，整體美觀。檢具型體之外的其它部件的材料選擇也要嚴(yán)格控制，檢具的基準(zhǔn)一般設(shè)置在檢具底座上，檢具全部的重量都要底座來承載，所以底座材料的選擇很重要，一定要選擇堅(jiān)固、變形小的材料，框架結(jié)構(gòu)的檢具一般會選擇壁厚2mm以上的方鋼結(jié)合鋼板焊接的形式，也采用經(jīng)過熱處理的國產(chǎn)GBZL101鑄鋁合金，若是小型檢具，可使用鋁合金板材做底板；基準(zhǔn)塊材料可選擇變形率小的金屬材料或是與型體材料一致，保證基準(zhǔn)材料的膨脹率與型體材料的膨脹率一致，對質(zhì)量要求不高的斷面檢查樣板可是使用鋁合金，如果對質(zhì)量有要求，則應(yīng)該選用45號鋼材料進(jìn)行制造；定位銷和測量銷等使用頻率較高的部件，必須使用耐磨損的碳素鋼材質(zhì)，硬度要達(dá)到HRC58以上，如果為彈性銷，則應(yīng)該使用65Mn彈簧鋼。

三、結(jié)語

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展以及科學(xué)的不斷進(jìn)步，未來檢具檢測必將是數(shù)字化和更高自動化的結(jié)合，只需要通過設(shè)置好的檢測程序進(jìn)行操作就能夠精確的對沖壓件進(jìn)行自動檢測，部分或完全去除人工測量，未來檢具的測量將更精準(zhǔn)、更高效。

[1]余勇.車身沖壓件檢驗(yàn)夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及技術(shù)要求[J].汽車工藝與材料，2015.

[2]張興云.汽車沖壓零件檢具設(shè)計(jì)制造技術(shù)研究[J].四川兵工學(xué)報(bào)，2016.