1 引言

　　汽車覆蓋件泛指汽車沖壓件、由沖壓件焊接而成的組件(分總成) 、車身骨架、各種內(nèi)飾件等。覆蓋件的制造質(zhì)量對整車質(zhì)量影響很大，對于轎車和各類客車尤顯重要。在覆蓋件的制造中，無論對于具有復雜空間幾何形狀的大型沖壓件、內(nèi)飾件、焊接分總成等，還是對于簡單的小型沖壓件、內(nèi)飾件等，較多采用專用檢測夾具(簡稱檢具) 作為主要檢測手段，用于控制工序間的產(chǎn)品質(zhì)量。檢具檢測具有迅速、準確、直觀、方便等優(yōu)點，尤其適合大批量生產(chǎn)的需要。八十年代中期以來，隨著轎車和客車工業(yè)的迅速發(fā)展，覆蓋件檢具在國內(nèi)汽車行業(yè)的應用已相當廣泛。

　　2 覆蓋件檢具的構(gòu)成及特點

　　與機加工零件相比，汽車覆蓋件的檢測有以下特點： (1) 工件形狀往往較復雜、不規(guī)則，定位、支承、裝夾較困難;(2) 工件剛性一般較差，在檢測過程中容易因變形引起誤差;(3) 除少數(shù)小沖壓件外，通常將覆蓋件的尺寸基準置于車身坐標系中來處理，除了工件的一些特征部位(如孔、凸緣等) 相對于鄰近坐標線的距離尺寸在圖上予以標注外，對于大部分外形輪廓(特別是自由曲面) 并未給出尺寸數(shù)值。目前，至八十年代還普遍采用的以坐標網(wǎng)格標注尺寸的方式已逐漸被CAD 數(shù)據(jù)所取代。由設計部門提供的沖壓件、焊接件乃至車身的CAD 數(shù)據(jù)可同時作為制造模具、焊接夾具和檢具的尺寸依據(jù)。圖1 為一轎車車身坐標系示意圖。坐標原點位于前軸中點，沿X 、Y、Z 軸平行布置的網(wǎng)絡線以100mm 的間距穿過車身，用于確定車身上的所有位置點，借助這些網(wǎng)絡線可確定車身上每個零件的位置。當然，據(jù)此也可以制表方式作出以前曾使用的坐標網(wǎng)格標注尺寸。

　　覆蓋件檢具是根據(jù)覆蓋件檢測的特點設計制作的，因此與常見的機加工檢具差別較大。現(xiàn)以圖2和圖3 所示的兩種覆蓋件檢具為例，對其基本構(gòu)成和結(jié)構(gòu)特點作一說明。

　　檢具主體為承載工件的型面 ，由可加工的環(huán)氧樹脂制成。檢具骨架一般有兩種型式，一種是鋼管結(jié)構(gòu)(如圖2) ，另一種是鑄鋁結(jié)構(gòu)(如圖3 中的件1) 。圖2 所示結(jié)構(gòu)在型面與骨架之間還有一個疊合層，由玻璃纖維布和疊層樹脂組成。檢具骨架固定在鋼制或鋁制底座上，不同檢具的底座結(jié)構(gòu)各不相同，但均設置有基準塊，基準塊的作用是建立該檢具的坐標系，其上標注的尺寸值是參照車身坐標系確定的。圖2 中基準塊的底面和圖3 中的F 面即為一個坐標面(如設為X′- Y′) ，另外兩個坐標面X - Z 和Y - Z 在基準塊的側(cè)面(圖3中未表示出) 。為便于搬移，中、大型檢具通常配有四個可拆卸的輪子(如圖3 中的件10) ，或者制作一框式小車，直接將檢具“嵌入”其間。

　　3 覆蓋件檢具的原理及應用

　　一般來說，覆蓋件乃至車身的檢測要素主要為工件的外形(如輪廓、曲面形狀等) 以及特征部位(如孔、凸緣等) 的位置?，F(xiàn)將覆蓋件檢具的主要檢測原理及要點簡介如下。

　　3.1 工件的定位

　　工件正確、合理的定位是準確測量的基礎。覆蓋件在檢具上的定位方式主要有兩種： ①將面定位塊與工件的自由曲面貼合，再以工件上的兩個孔作為定位孔，共同完成定位。兩定位孔之一必須能在兩個方向限位，可采用錐形塞規(guī)(用于圓孔) 或棱形塞規(guī)(用于腰孔) 定位;另一定位孔則只能在一個方向限位，可采用棱形銷、削邊銷(用于腰孔) 或圓銷(用于圓孔) 定位，參見圖4。②將面定位塊與工件自由曲面貼合，再在工件輪廓邊緣上設置擋塊，共同完成定位。輪廓定位點通常設置三點，即一個方向上設置兩點，另一方向上設置一點。

　　3.2 孔的檢測

　　孔的檢測內(nèi)容主要包括孔徑尺寸和孔的位置。用檢具檢測時通常可采用以下方法： ①被測孔精度要求較低時，可采用劃線方式檢測，即在工件被測孔下方間隔1mm 處的檢具相應區(qū)域內(nèi)劃線，劃線區(qū)域的圓直徑(或正方形邊長) 應大于被測孔徑5mm ，如圖5a 所示。圖中環(huán)形雙劃線的直徑D1 、D2 根據(jù)圖紙公差要求確定，此處D1 = D - 1 ，D2 = D + 1 。②被測孔比較重要或精度要求較高時，可采用塞規(guī)和襯套方式檢測，如圖5b 所示。塞規(guī)形狀為一階梯狀的圓柱銷，與圖4 所示以孔定位用的塞規(guī)類似。塞規(guī)的工作部分為直徑D′的圓柱，D′< D ( D為工件上被測孔徑) ，其差值根據(jù)圖紙公差要求確定。埋入襯套處的型面做成凸臺形，襯套端面低于凸臺頂面約5mm。采用孔定位時，檢具型面上的基準孔也采用這種埋入襯套式結(jié)構(gòu)，但對應的塞規(guī)不同。需要時，工件上的孔徑也可采用游標卡尺測量。

　　3.3 外形輪廓的檢測

　　覆蓋件的外形輪廓普遍具有不規(guī)則、呈自由曲面等特點，因此外形輪廓檢測的主要依據(jù)是檢具的型面，同時配合采用其它相應的檢測手段，如劃線比較、齊平比對、厚薄規(guī)檢查、游標卡尺及專用手持量具測量等。

　　以劃線方式檢測工件輪廓的方法與檢測孔類似，雙劃線也刻劃在檢具型面上，采用比較法對覆蓋件輪廓精度作出評價(圖3 所示檢具即用此方法) 。當輪廓精度要求較高時，可采用齊平比對方式進行檢測，這時評價工件輪廓精度的依據(jù)是檢具的相關(guān)型面，且應具有足夠的利用長度L (25～30mm) 。圖6 為一些具有代表性的覆蓋件外形輪廓檢測示例。實際檢測時，往往還需借助如圖7 所示的專用量具。以圖6 中的a 、b、d、f 為例，實施檢測時，將專用量具的底平面M緊貼在檢具的相關(guān)型面F 上，然后移動量具并記錄百分表讀數(shù)值的變化量(在開始測量前百分表需先對零) 。圖7 所示量具尺寸為參考尺寸，底座長度L 可按實際需要確定。對于圖6 中C、E的情況，采用專用量具檢測時只需將百分表測頭由球頭改為小平面即可。

　　對覆蓋件自由曲面(平面為其特殊情況) 的檢測，通常采用在檢具型面上設置“3mm 測量面”的方式，該測量面由支承面(即“O”間隙面) 對工件進行定位后形成(參見圖6) 。覆蓋件的尺寸公差一般為±015mm 或±1mm ，其形狀誤差的確定方法有兩種：①將插片式厚薄規(guī)組成不同厚度( 如間隔尺寸011mm) 的若干片，分別或組合使用進行測量。②另一種應用較多的方法是采用如圖8a 所示的錐度尺進行測量。錐度尺可將插入深度轉(zhuǎn)換為間隙量，讀數(shù)值可達到011mm ，圖8b 為二種錐度尺測量情況。錐度尺雖然使用較方便，但其實際測量精度不太高。采用圖9 所示的兩種專用檢具可獲得較高的測量精度，且操作也十分方便。在現(xiàn)代檢具設計中，趨向于將測量面的間隙由3mm 擴大到5mm(參見圖9) 。

　　3.4 斷面樣板和手持式組合量規(guī)

　　斷面樣板和手持式組合量規(guī)均用于配合檢具測量覆蓋件的曲面形狀和工件上孔的位置，是否配置這兩種量具則取決于實際測量需要。當工件的尺寸和形狀精度要求較高，僅靠檢具型面及相應結(jié)構(gòu)不足以實現(xiàn)有效控制時，可在檢具周圍設置若干個斷面樣板，圖10 為斷面樣板的測量示例，其工作部分的型面與覆蓋件的被測表面應保持3mm 的間隙，以便各種專用量具檢測時使用。斷面樣板的板體材料一般為鋼或鋁等金屬，工作部分可用鋁或樹脂等制成。手持式組合量規(guī)是一種極限型塞規(guī)，但其作用不同于檢查銷或定位銷，它主要用于控制工件表面多個孔(包括非圓孔) 的尺寸及孔間位置度，其使用不與檢具本體發(fā)生關(guān)系。圖11 所示為轎車車門外板檢具對工件實施檢測時配合使用的組合量規(guī)測量示例，其檢測對象為安裝車門把手的一組孔。左側(cè)圓柱銷用于檢測一圓孔，右側(cè)兩銷用于檢測一腰形孔，組合量規(guī)同時還可控制孔間的位置度。

　　3.5 工件的夾緊

　　覆蓋件在檢具中的檢測一般應在夾緊狀態(tài)下進行，夾緊方式主要有杠桿式夾頭夾緊和永久磁鐵夾緊兩種，夾緊點必須設置在“O”間隙面(即支承面)上，且夾緊點數(shù)量應盡可能少，夾緊位置應選擇在工件剛性較好的部位。

　　圖3 中的件6 即為杠桿式夾頭的應用實例。杠桿式夾頭已有系列化產(chǎn)品，制造廠可根據(jù)需要選用，同時還可配置不同型式和尺寸的支架或托架(如圖3 中的件7) 。

　　永久磁鐵夾緊方式近年來應用日趨廣泛，尤其在中小覆蓋件檢具上使用較多。夾緊用永久磁鐵均為扁圓鈕扣形，已有系列化產(chǎn)品供應。永久磁鐵的配置方式有兩種： ①將永久磁鐵嵌入支承塊中。②將永久磁鐵對稱地嵌入支承塊兩側(cè)的型面內(nèi)(磁鐵上表面應低于定位表面012～013mm) 。

　　大型覆蓋件的夾緊往往混合使用夾頭夾緊和磁鐵夾緊兩種方式，工件周圍采用杠桿式夾頭夾緊，中間支承塊則采用永久磁鐵夾緊。對覆蓋件和車身中少數(shù)較復雜的總成件(如前圍、車身骨架乃至車身等) ，可采用如圖12 所示的檢具進行檢測。

　　被測工件(車身骨架或前圍總成等) 由四個臺階形立柱支承，并依靠其圓柱部分和環(huán)形面定位，定位孔一般選擇減振器孔等制造精度較高的孔。立柱固定在一穩(wěn)固的底座上，被測工件兩側(cè)設置了若干個測量支架，每個支架上安裝了可水平移動的測量臂，其頂端裝有測頭，每個測頭對應測量焊接總成或車身上的某一被測部位。由于工件被測部位可分為型面上的孔和點，因此測頭也分為兩種類型，如圖13 所示。

　　從圖中可看出，與型面上被測孔或點接觸的測爪形狀及結(jié)構(gòu)雖然不同，但均固定在一個帶讀數(shù)標尺的二維可調(diào)機械滑臺上，測孔用的測爪在軸向也裝有讀數(shù)標尺。當然，一些簡易型檢具的測頭結(jié)構(gòu)較簡單，不帶可讀數(shù)的二維滑臺，而是由操作者目測讀數(shù)，如圖14 所示。圖15 從另一方向顯示了用于測量車身分總成、車身骨架等覆蓋件的檢具狀況。

　　4 結(jié)語

　　必須指出，雖然汽車覆蓋件檢具在大批量生產(chǎn)中具有一定優(yōu)勢，但由于該類檢具大多形狀復雜、體積龐大、制作周期長、成本較高，且檢測對象單一，檢測柔性差，此外，檢具的工作特點決定了其難以迅速獲取大量精確的實測數(shù)據(jù)，并據(jù)此監(jiān)控生產(chǎn)線的運行狀況，因此進入九十年代后，隨著更先進的自動化檢測技術(shù)在汽車工業(yè)的廣泛應用，檢具已逐漸失去在覆蓋件和車身在線檢測中的主導地位，尤其對于大型焊接總成和車身的檢測，在現(xiàn)代化汽車制造廠中已很少應用類似圖12 和圖15 的大型檢具了。