淺談將車身三維坐標系引入到雨刮總成檢具的設計與檢測中

謝瑞麗

貴陽萬江航空機電有限公司

淺談將車身三維坐標系引入到雨刮總成檢具的設計與檢測中

謝瑞麗

貴陽萬江航空機電有限公司

本文主要講述雨刮傳動總成檢具在設計、制造、檢測、用同一基準，即引入雨刮在車身裝配環境中的三維坐標系作為總成檢具的設計基準，減少檢具在設計、制造、檢測由于基準不統一而產生的誤差，并對檢具的加工方法進行了工藝改進，縮短了檢具制造、驗收周期，提高了檢具精度，保證產品驗收質量。

車身三維坐標系；雨刮傳動總成；總成檢具

一、引言

雨刮傳動總成檢具是一種綜合檢具，用于檢測雨刮傳動總成的裝車安裝位置及輸出軸角度是否滿足產品功能圖中對雨刮安裝尺寸上的要求。傳動總成檢具設計通常按以下幾個步驟進行：

1、首先檢具設計者充分理解產品功能圖中的對產品有哪些具體的要求？分清楚主定位、次定位，及檢測要素。

2、檢具設計時應根據產品自身的結構特性及操作者使用檢具時可操作性進行如下設計：（1）支撐結構設計；（2）定位結構設計；（3）夾緊結構設計；（4）檢測結構設計。

3、基準的確定。主要考慮基準的可重復性和一致性。

——基準的可重復性

（1）基準特征自身必須在制造過程中保持尺寸穩定。

（2）基準特征必須具有可重復性，不會因裝配而產生變化。

（3）基準對各種偏差不明感

——基準的一致性

建立的基準參考體系應該在零件的設計、制造、檢測過程中共用且一致。

以計算思維為導向進行計算機基礎教育建設是計算機教育發展的正確方向，隨著計算機的不斷發展以及信息技術在教育領域的不斷應用，計算思維能力的培養依舊是教育界，特別是計算機教育領域中一個熱門話題。計算機教育改革必須融入計算思維理念，要積極進行教學內容、技巧和方式的轉變，培養學生計算思維能力，只有這樣才能保障計算機基礎教育的效果。

4、根據檢具的使用環境及頻次確定檢具零件的加工材料及加工工藝方法。如：檢測用的導柱及與配合的導套，由于使用頻次高存在使用磨損，故采用T8材料，熱處理硬度：HRC50～55，以提高零件的使用壽命，保證檢具檢測精度。

二、選題理由

總成檢具目前是作為產品批量生產時驗收雨刮的裝車位置的唯一高效的檢測裝置，其檢測精度務必要滿足產品功能圖的要求。然而傳統的檢具設計方法、加工方法及檢測方法由于基準的重復性和一致性不好，使得檢具的加工周期長，調試時間長，檢測結果重復性、再現性差，產品驗收時甚至出現檢具檢測產品的結果與三坐標檢測結果不相符的現象，因此而導致檢具返修至檢具認可，檢具繼續返修，檢具認可這樣的反復時有發生，周期延長，做了很多無效的工作，嚴重影響了產品開發或生產的進度。故為確保總成檢具的精度、檢具重復性和再現性，務必尋找一套行之有效的總成檢具設計方法、加工方法、檢測方法是迫在眉睫的。

三、用5M1E方法對設計、加工、檢測過程進行分析

回想我公司某款同步開發的雨刮傳動總成在產品認可時，主車廠對我公司提供的產品功能圖提出質疑，沒有按照六個自由度進行完全約束，要求按照車身坐標系的坐標對傳動總成進行標注及檢測，保證雨刮傳動總成的設計基準原點即車身坐標系原點，同時要求我廠設計制造的總成檢具務必保證產品的功能圖尺寸要求。為什么車身坐標系不引入到總成檢具的設計中呢？將產品的設計基準與總成檢具的設計基準統一，在總成檢具的結構中構建一個車身坐標系，作為加工與檢測的基準。這個思路理論上完全可行，但是否就可以減少基準不統一而產生的誤差呢？基準統一后用什么樣的檢測方法才是最穩定可靠？等等一系列的想法都需要實踐來證明。

四、改進方案的實施

1、設計方案

（1）設計不在同一直線上的三個點作為基準球心，構建三維直角坐標系。球的圓度不大于0.01，表面粗糙度要求為Ra0.8，三個球的位置布局應該合理，不能影響到總成檢具在CNC，和FP3的加工，不能影響檢測效率，同時要求便于三坐標檢測。

（2）主定位銷，次定位銷、插銷、檢規的尺寸均是通過功能圖尺寸公差計算而確定。

（3）根據使用頻次及方法，確定各零件的材料及熱處理硬度要求。如，導柱，導套、各定位銷、插銷、鑲套需要有一定的耐磨能力，故采用的是T8材料，熱處理HRC50～55，其余零件則采用45#鋼材。

3、檢測方案：三坐標檢測方法，以三個球心為基準點，建立車身坐標系，檢測所有檢測要素。將理論值與實際檢測值進行對比分析，如果差值是允許范圍內的就判定為合格產品，如果差值超出了規定的公差值，則被判定為不合格產品。通過實踐，該檢測方法重復性，再現性，穩定性比傳統檢測方法穩定，準確。然而直接使用車身坐標系檢測不便于技術人員進行現場直接的分析與判斷偏差的方向，故建立了與車身坐標系相關的檢測坐標系。兩種坐標系誤差不大，平均偏差在0.03，完全可以滿足檢具精度要求。

4、驗收檢具

以極差法對檢具進行判定，兩個極限樣件的數據如下：

尺寸1 # 2#備注466.2± 0.4 466.5 466.3合格249.7± 0.5 250.1 249.2合格240.2± 0.5 240.7 239.8合格79.6°±1° 78.6 80.5合格92.9°±1° 91.9 93.7合格狀態擺軸向外偏擺軸向內偏合格

從數據分析，兩個極限樣件尺寸完全與檢具檢測結果相符。檢具一次通過了認可。

五、改進后效果

該改進后的總成檢具投入生產使用后效果良好，滿足使用要求。

六、結束語

1、成果找到了一種合理設計、加工、檢測總成檢具的方法，縮短了整個檢具設計到認可的周期，取消了調試工序，并提高了檢具的精度，保證了產品質量。

2、對三坐標檢測的認識通過多次的試驗證明只有檢測使用的基準尺寸穩定，且具有較高的精度，重復性好，檢測結果才能真實有效。

3、后續應用探討該方法特別適用于支撐柱與底座平面不是平行平面類的檢具，如我廠生產的前雨刮傳動總成檢具，管鉚部件檢具、后刮電機安裝位置檢具。