汽車沖壓零件檢具的設計及制造

楊曉棠 何麗華 胡博

沈陽來金汽車零部件有限公司

汽車沖壓零件檢具的設計及制造

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量的重要手段已被國內外各汽車整車及配件廠家廣泛運用。本文就如何設計出操作簡便、檢測精度高的專用檢具這個問題，對檢具的布局、定位、自由度法則及設計基準進行了介紹，并結合實際經驗對零件要求精度的部位的設計方法及要領等進行了詳細闡述。

汽車沖壓件 檢具 設計思路

隨著我國汽車制造業的迅速發展，汽車的外觀質量及其內在質量成為了各汽車制造廠家角逐市場的先決條件。汽車外觀質量及其內在質量主要是由沖壓件的質量決定的，因此對沖壓件質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，以控制工序間的產品質量。汽車沖壓件檢具(以下簡稱檢具)在國外汽車行業的應用已相當廣泛，各汽車制造廠家對如何進行檢具質量評估高度重視，因此對我國汽車制造業來講，要生產出高品質的汽車，如何設計和制造出操作方便、檢測精度高的專用檢具，成為許多汽車生產廠家急待解決的問題。本文在此嘗試闡述檢具的設計思路及要領，供大家討論。

一、汽車沖壓件檢具的特點

檢具廣泛普遍的應用于汽車行業，沖壓件檢具是判定汽車沖壓部件質量最簡單有效的方法，它能夠對沖壓件的尺寸進行快速準確的測量，并對零件質量做出準確的判定，及時發現沖壓件不符合項，根據檢具測量結果分析問題產生的原因，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點，檢具大多采用樹脂或鋼結構材質，結構精巧、外形美觀、不易磨損、不易變形。檢具整體結構中，不僅有用來進行檢測的斷面規和檢具本體，還包含用來對沖壓件進行固定作用的定位銷和夾緊裝置，以及一些輔助機構運動的滑軌、氣缸等裝置，通過檢具，基本上可以實現對沖壓零件的大部分檢測功能，驗證合格的檢具測量結果可靠。

二、汽車沖壓件檢具的設計過程

（一）檢具的一般設計步驟。沖壓件檢具的設計除了在某些細節方面會存在一定偏差，但在大體設計步驟基本上一樣。首先，要對所言檢測的沖壓零件圖紙及測量項目、測量要求進行詳細分析，根據該沖壓零件在生產過程中可能出現的問題和所有需要檢測的細節擬定檢具的具體設計方案，然后再根據檢具的設計方案完成3D建模，在設計過程中，首先要設定合適的檢具基準面，接下來，根據設計要求確定檢測截面、定位銷和夾緊裝置的位置；完成3D建模后，要進行干涉和操作性檢查，檢查檢具自身機構運動軌跡是否有干涉，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3D數模完成2D圖紙的繪制，圖紙中要明確檢具的加工、制作要求，至此整個設計流程完成。在整個檢具設計流程中，最關鍵環節就是對檢具體的建模。檢具體建模的準確與否，直接關系到整個檢具最終檢測結果的精確程度。所以，在設計過程中，一定要對檢具體的建模進行嚴格控制，目前，檢具體建模最高效的方法就是“實物反求”法，該方法主要是先通過激光掃描儀對實物進行完整掃描，得出詳細具體的事物相關數據信心，并通過計算機對這些數據信息進行分析處理，得出基本的檢具體建模數據，然后，再利用CAD或者是其他的繪圖軟件，根據這些基本建模數據構建出三維模型，以此來保證檢具體建模的高效性和準確性[1]。對于新開發的沖壓零件，沒有檢具實物，反求法并不適用，目前應用最廣泛的是依據沖壓零件數據進行間隙偏移延伸，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表面之間應該留出2～5mm左右的間隙。

（二）檢具基準面設計。基準面的設計首先應該根據檢具尺寸及被測零件在車體坐標系中的位置來設計檢具基準，確定檢具上的長、寬、高三個方向的基準面。然后根據所檢測沖壓件數據，再結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形式，對孔基準和輔助基準等進行確定，在檢測的時候，根據對孔基準以及輔助基準的參考，將所檢測沖壓件從長寬高三個方向合理安裝在基準面上，測量基準自身誤差及其相對誤差要控制在0.1mm以內，否則，會對檢測結果造成很大偏差。

（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，目前還沒有廣泛應用，樹脂材料目前是檢具行業最常使用的材料，具有成本低、耐磨損、易于設計變更等明顯優勢，缺點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用于檢具型體的材料，鋁合金檢具變形率小，受外界環境影響較小，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格控制，檢具的基準一般設置在檢具底座上，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，一定要選擇堅固、變形小的材料，框架結構的檢具一般會選擇壁厚2mm以上的方鋼結合鋼板焊接的形式，也采用經過熱處理的國產GBZL101鑄鋁合金，若是小型檢具，可使用鋁合金板材做底板；基準塊材料可選擇變形率小的金屬材料或是與型體材料一致，保證基準材料的膨脹率與型體材料的膨脹率一致，對質量要求不高的斷面檢查樣板可是使用鋁合金，如果對質量有要求，則應該選用45號鋼材料進行制造；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，硬度要達到HRC58以上，如果為彈性銷，則應該使用65Mn彈簧鋼。

三、結語

隨著計算機信息技術的發展以及科學的不斷進步，未來檢具檢測必將是數字化和更高自動化的結合，只需要通過設置好的檢測程序進行操作就能夠精確的對沖壓件進行自動檢測，部分或完全去除人工測量，未來檢具的測量將更精準、更高效。

[1]余勇.車身沖壓件檢驗夾具的結構設計及技術要求[J].汽車工藝與材料，2015.

[2]張興云.汽車沖壓零件檢具設計制造技術研究[J].四川兵工學報，2016.