汽车冲压零件检具的设计及制造

杨晓棠 何丽华 胡博

沈阳来金汽车零部件有限公司

汽车冲压零件检具的设计及制造

杨晓棠 何丽华 胡博

沈阳来金汽车零部件有限公司

汽车冲压件检具作为控制汽车冲压件质量的重要手段已被国内外各汽车整车及配件厂家广泛运用。本文就如何设计出操作简便、检测精度高的专用检具这个问题，对检具的布局、定位、自由度法则及设计基准进行了介绍，并结合实际经验对零件要求精度的部位的设计方法及要领等进行了详细阐述。

汽车冲压件 检具 设计思路

随着我国汽车制造业的迅速发展，汽车的外观质量及其内在质量成为了各汽车制造厂家角逐市场的先决条件。汽车外观质量及其内在质量主要是由冲压件的质量决定的，因此对冲压件质量的控制显得非常重要。目前冲压件的检测已成为汽车生产厂及零件制造厂必不可少的工作。国外(德国、美国、日本等)企业对于重要的冲压件一般都采用专用的检测夹具作为主要的检测手段，以控制工序间的产品质量。汽车冲压件检具(以下简称检具)在国外汽车行业的应用已相当广泛，各汽车制造厂家对如何进行检具质量评估高度重视，因此对我国汽车制造业来讲，要生产出高品质的汽车，如何设计和制造出操作方便、检测精度高的专用检具，成为许多汽车生产厂家急待解决的问题。本文在此尝试阐述检具的设计思路及要领，供大家讨论。

一、汽车冲压件检具的特点

检具广泛普遍的应用于汽车行业，冲压件检具是判定汽车冲压部件质量最简单有效的方法，它能够对冲压件的尺寸进行快速准确的测量，并对零件质量做出准确的判定，及时发现冲压件不符合项，根据检具测量结果分析问题产生的原因，有针对性的制定整改措施以利于提升冲压件的质量。检具测量冲压零件具有操作简单方便、易于修改变更、不损伤零件、适用于快速检测大批量零件等优点，检具大多采用树脂或钢结构材质，结构精巧、外形美观、不易磨损、不易变形。检具整体结构中，不仅有用来进行检测的断面规和检具本体，还包含用来对冲压件进行固定作用的定位销和夹紧装置，以及一些辅助机构运动的滑轨、气缸等装置，通过检具，基本上可以实现对冲压零件的大部分检测功能，验证合格的检具测量结果可靠。

二、汽车冲压件检具的设计过程

（一）检具的一般设计步骤。冲压件检具的设计除了在某些细节方面会存在一定偏差，但在大体设计步骤基本上一样。首先，要对所言检测的冲压零件图纸及测量项目、测量要求进行详细分析，根据该冲压零件在生产过程中可能出现的问题和所有需要检测的细节拟定检具的具体设计方案，然后再根据检具的设计方案完成3D建模，在设计过程中，首先要设定合适的检具基准面，接下来，根据设计要求确定检测截面、定位销和夹紧装置的位置；完成3D建模后，要进行干涉和操作性检查，检查检具自身机构运动轨迹是否有干涉，检查检具与零件之间是否有干涉，还要检查零件拆装轨迹是否有干涉；最后，根据3D数模完成2D图纸的绘制，图纸中要明确检具的加工、制作要求，至此整个设计流程完成。在整个检具设计流程中，最关键环节就是对检具体的建模。检具体建模的准确与否，直接关系到整个检具最终检测结果的精确程度。所以，在设计过程中，一定要对检具体的建模进行严格控制，目前，检具体建模最高效的方法就是“实物反求”法，该方法主要是先通过激光扫描仪对实物进行完整扫描，得出详细具体的事物相关数据信心，并通过计算机对这些数据信息进行分析处理，得出基本的检具体建模数据，然后，再利用CAD或者是其他的绘图软件，根据这些基本建模数据构建出三维模型，以此来保证检具体建模的高效性和准确性[1]。对于新开发的冲压零件，没有检具实物，反求法并不适用，目前应用最广泛的是依据冲压零件数据进行间隙偏移延伸，由于冲压零件本身有制造误差，为避免零件与检具仿形面的干涉，检具体表面与冲压件内表面之间应该留出2～5mm左右的间隙。

（二）检具基准面设计。基准面的设计首先应该根据检具尺寸及被测零件在车体坐标系中的位置来设计检具基准，确定检具上的长、宽、高三个方向的基准面。然后根据所检测冲压件数据，再结合冲压件在车身上的具体安装位置的形状来确定检具基准形式，对孔基准和辅助基准等进行确定，在检测的时候，根据对孔基准以及辅助基准的参考，将所检测冲压件从长宽高三个方向合理安装在基准面上，测量基准自身误差及其相对误差要控制在0.1mm以内，否则，会对检测结果造成很大偏差。

（三）检具材料的选择。通常，检具型体的材料一般依据客户需求来确定，如果为了检具轻量化，可选用树脂材料或碳纤维材料，但是碳纤维材料成本非常高，目前还没有广泛应用，树脂材料目前是检具行业最常使用的材料，具有成本低、耐磨损、易于设计变更等明显优势，缺点是检具精度会受温度和湿度的变化影响；除树脂外，铝合金也是最广泛应用于检具型体的材料，铝合金检具变形率小，受外界环境影响较小，精度较高，整体美观。检具型体之外的其它部件的材料选择也要严格控制，检具的基准一般设置在检具底座上，检具全部的重量都要底座来承载，所以底座材料的选择很重要，一定要选择坚固、变形小的材料，框架结构的检具一般会选择壁厚2mm以上的方钢结合钢板焊接的形式，也采用经过热处理的国产GBZL101铸铝合金，若是小型检具，可使用铝合金板材做底板；基准块材料可选择变形率小的金属材料或是与型体材料一致，保证基准材料的膨胀率与型体材料的膨胀率一致，对质量要求不高的断面检查样板可是使用铝合金，如果对质量有要求，则应该选用45号钢材料进行制造；定位销和测量销等使用频率较高的部件，必须使用耐磨损的碳素钢材质，硬度要达到HRC58以上，如果为弹性销，则应该使用65Mn弹簧钢。

三、结语

随着计算机信息技术的发展以及科学的不断进步，未来检具检测必将是数字化和更高自动化的结合，只需要通过设置好的检测程序进行操作就能够精确的对冲压件进行自动检测，部分或完全去除人工测量，未来检具的测量将更精准、更高效。

[1]余勇.车身冲压件检验夹具的结构设计及技术要求[J].汽车工艺与材料，2015.

[2]张兴云.汽车冲压零件检具设计制造技术研究[J].四川兵工学报，2016.