淺談汽車檢具及其發展方向

邵文波

摘要：本文主要對汽車檢具及其發展進行了分析和探討。分別從汽車檢具的定義、功能特點、分類、使用及常見問題和未來發展方向幾個方面進行介紹，希望能對相關方面的研究有所幫助。

關鍵詞：汽車檢具；功能特點；發展方向

一、汽車檢具的定義

檢具是工業生產企業用于控制產品各種尺寸（例如孔徑、空間尺寸等）的簡捷工具，提高生產效率和控制質量，適用于大批量生產的產品，如汽車零部件，以替代專業測量工具。汽車檢具是專門用于測量汽車各零件尺寸的工具。具體來說，汽車檢具是一種用來測量和評價零件尺寸質量的專用檢驗設備。在零件生產現場，通過檢具實現對零件的在線檢測，為此需要將零件準確地安裝于檢具上，然后通過目測，或測量表，或卡尺對零件型面，周邊進行檢查，也可以借助檢驗銷或目測對零件上不同性質的孔及零件與零件之間的聯接位置進行目檢，從而保證在生產時實現零件質量狀態的快速判斷。

二、汽車檢具的功能及特點

檢具應同時具有測量支架的功能和在線檢測功能，也就是說檢具具有定位和檢測兩大特性。通常零件測量工具有：

1.一般量具、儀表、三坐標測量機（CMM）等。

2.光滑極限量規（止通規、塞規）。

3.自動或半自動測量儀、檢驗機等。

4.檢具（含測量支架）。

檢具作為零件測量的工具之一，有著其他測量手段所沒有的實用性、快速性、及時性等優點。使用檢具進行控制并保證模具產品在實際裝車過程中，零部件之間的配合都能滿足設計要求，從而滿足整車性能、外觀要求是目前最簡便、最經濟、最快速且準確的方式；同時檢具作為汽車零部件供應商在生產零部件過程中控制其與車輛的匹配，也是主機廠與零部件行業重點控制的項目之一；檢具又是一個專用的檢驗設備，不同零件的定位、檢測要求不同，所使用的檢具也不同，所以又具有專一性，不能通用。為此，汽車主機廠與其零部件供應商在檢具的制作方面都投入了大量的人力、物力，來滿足實際生產需要。

三、汽車檢具的分類

檢具的分類多種多樣，通常我們根據檢具的主體材料、根據檢具的功能、根據檢具結構進行分類。

1.根據主體材料不同，可以分為樹脂類檢具（圖1）例如：BM5166和RS460；鋁制檢具

（圖2）例如：鑄鋁ZL107和硬鋁YL1；鐵質檢具（圖3）例如：鋼45。

2.根據檢具功能不同，可以分為單件檢具（圖4）、總成檢具（圖5）和主模型cubing

（圖6）。

3.根據檢具結構不同，可以分為整體式檢具（圖7）和拼接式檢具（圖8）。

四、汽車檢具的使用及常見問題

通常被檢測零件放置在檢具上的位置，原則上必須和其所在汽車車身坐標系中的位置一致（即與裝車位置一致）。如果考慮到便于操作等人機工程和節約費用等因素，允許將零件旋轉±90°或±180°。遵循定位基準方案（RPS），使檢具符合被測零件的幾何尺寸和公差圖紙（GD&T;），零件一般情況下通過2個定位孔，借助定位銷固定在檢具上，定位面，支撐面及夾頭通常根據產品圖紙RPS點的坐標數值進行布置和安裝，RPS定位面（孔）、支承面均采用裝配式結構。夾頭必須按RPS順序進行數字編碼，如果零件不以孔作為定位，則根據RPS面定位，RPS面的尺寸規格在產品圖紙上有明確的規定。

通常對于在產品圖紙上相對于汽車車身坐標線有位置公差要求，并且標注公差值在±0.5㎜之內，同時自身精度要求較高（直徑公差值小于±0.5mm）的那些孔，需采用檢查銷檢測。其它具有一般性功能要求的孔（其公差要求大于≥1.0mm）例如：線束過孔，工藝通孔，漏液孔等通常采用0～3mm目視檢查。檢具（測量支架）型體連同底板必須刻車身坐標線（X-，Y-和Z-向），車身坐標線以X-，Y-，Z-基準面為起點，每隔100mm或200mm為一檔進行刻注。劃線深度和寬度均為0.1mm。檢具伸縮縫：大中型檢具型體（檢具本體）部分長度每200mm～400mm切割伸縮縫，伸縮縫寬度不大于2mm。這些作為制作檢具的基本設計要求使得大部分材料和結構設計被約束，檢具制作成本居高不下。

五、汽車檢具的發展方向

當前市場競爭越來越激烈，汽車的研發周期與市場壽命越來越短。而與之相匹配的檢具受到越來越大的挑戰，檢具的生存與項目的生存息息相關，項目下馬，檢具也就被淘汰了。檢具說到底是在線監測量器具，不能在直接生產過程中實現增值。面對這種狀況，檢具的發展得需要從這幾方面發展：

1.光電技術的應用。好處是更容易在線監測問題；

2.簡易檢具的應用。好處是制作成本低廉；

3.開發替代在線快速監測設備。好處是監測快捷，易于轉型。

檢具發展應該結合實用性、有效性、及時性、經濟性等方面因素考慮。

（一）汽車檢具的數字化

汽車檢具的數字化是數控測量技術在檢具測量方面將有進一步應用的空間。實際在通用汽車公司有一定的應用。在其內部被稱作EDC（Electrical Data Collector），它是通過檢具上增加固定的電子傳感器支座來實現的。支座的坐標位置和方向都是事先設計好的，再通過電子傳感器搜集指定位置被測產品表面的點數據。

另一類數字測量主要就是數字式游標卡尺，數字式百分表或者塞尺規等數字化測量工具的應用。

數字化檢具主要的特點有以下幾個方面：

1.消除或減少人為誤差；

2.提供R&R;報告的基礎數據，重復再現性測量一定要在同一個測量點反復測量才有意義；

3.提高測量效率，降低勞動強度；

4.為后處理軟件提供基礎數據，可通過軟件分析模具或夾具的調整；

數字化檢具的實現來看，測量的位置固定，只測量關鍵點，這必然帶來測量點不可能太多的弊端，另外，特別是型面點的測量機構會比較復雜。另外一個問題是只能測量幾何要素的絕對值，很難測量相對尺寸，這也是局限。特別是目前傳感器的發展還沒有解決這類問題的好方法，傳感器的結構本身復雜，尺寸還不夠小，功能單一，這些是目前數字化檢具的一些缺陷或短板需要提升的方面。這類數字化檢具是介于一般機械檢具和三坐標測量檢具之間，為生產現場提供更準確數據相對低成本的檢具。

（二）碳纖維材料的汽車檢具

碳纖維材料的汽車檢具（圖9）是應用特殊碳纖維材料制作而成的汽車檢具。它和傳統材料制作的檢具有著重量輕，不易變形，耐腐蝕等顯著特點。

傳統的汽車檢具都是由金屬材料制成，有的檢具體型較大，整體結構就會顯得笨重，操作起來就比較費力，對于相關工作人員來說就是很大的負荷。碳纖維復合材料密度小強度大，能比同樣的鋼結構件減重60%以上，同時具有耐腐蝕、熱膨脹系數小等其他性能優勢，在代替金屬材料實現輕量化方面效果顯著，隨著這種材料在工業制造領域中的影響力與日俱增，汽車檢具中的應用也得到了逐步的重視和推廣。

汽車檢具種類繁多，但在實際操作中，大多是材料制作的檢具笨重是其通病之一，通過使用碳纖維復合材料管材、板材及結構件代替結構鋼部分，能極大地減輕檢具的重量，避免薄壁零件易受壓變形，并且進一步提高測量的精度。但從現階段的市場開發和應用情況看，使用碳纖維復合材料制作汽車檢具的輕量化效果是毋庸置疑的，同時碳纖維復合材料在汽車檢具中的應用是必然的趨勢。但是如何使用才能既保證可行性成本又實現輕便化操作的目的是檢具設計方和碳纖維制品商的共同努力的方向。

（三）3D打印技術

3D打印技術應用于檢具制造也是檢具制作的又一個全新的技術。3D打印（3DP）即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，在檢具制作中引用3D技術，可以提高檢具的有效性，同時又可以縮短檢具的制作周期。

中國兵器工業集團北方凌云工業集團有限公司率先將3D打印技術成功應用于汽車管路生產的檢具制造及定位工裝。3D打印技術的應用，既降低了成本費用，又極大的提高了生產效率。具有簡便、耐用等特點，無需配備周轉器具，減少生產現場空間占用；重量大大減輕，重量不到原來的1/10，方便取用；可靠耐用，通過三坐標檢測，從現場工作臺自由墜落也不會出現破損或變形，質量滿足使用要求。

檢具制作過程中的傳感器的應用以及數字化游標卡尺等數顯設備的測量工具的發展應用使得檢具的數字化發展特點明顯；碳纖維復合材料在檢具制作過程中替代傳統的樹脂類、鋁制類、鐵類等材料，使得檢具制作在新材料領域中得到了應用；以及3D打印技術在檢具制作中的應用，這些都是檢具的數字化、新材料的應用、新技術的應用都是這些特點的具體反映。未來檢具的發展將朝著設計輕巧，方便使用，價格低廉，檢測精度高等特點方向發展。

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