淺論汽車檢具在汽車制造工藝流程中的應(yīng)用

劉長海

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，汽車已逐漸成為人們出行的常用交通工具，市場上對汽車的需求也逐漸增加。同時，各汽車制造商之間競爭力也在不斷加劇，提高汽車的質(zhì)量和生產(chǎn)效率一直是汽車制造商追求的目標(biāo)。而汽車檢具在汽車制造中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞：汽車檢具;汽車制造;應(yīng)用

汽車檢測工具是汽車制造商和部件制造商用來控制孔徑、尺寸和質(zhì)量等不同大小產(chǎn)品的特殊檢查設(shè)備。目的是更好地確保所審查的零部件的質(zhì)量，以確保車輛的整個安裝正常運(yùn)行，適用于汽車制造商對汽車零部件的系列生產(chǎn)。汽車檢查設(shè)備的設(shè)計可以滿足不同部件的檢查要求，而正確使用檢查設(shè)備與正在測試的產(chǎn)品的質(zhì)量直接相關(guān)。

1 汽車檢具分類

對車輛進(jìn)行了各種類型的檢查。根據(jù)檢測器的功能分類，檢測器分為單品檢測器和總成檢測器。針對零部件檢測的單品檢測器在實際應(yīng)用中用于單個零部件的檢測，可以對零部件的形狀、斷面、單個部件的曲率角、尺寸精確度和位置精確度進(jìn)行比較精確的檢測。而總成檢具主要用于對組合部件的檢測，可以檢測組合部件的形狀、切邊復(fù)合曲率角、大小精確度和位置精確度。

根據(jù)汽車檢具使用的材料，可以將其分為鐵檢查裝置、鋁檢查裝置和樹脂檢查裝置。樹脂檢具的制作材料是樹脂，這種材料的工具在制作過程中相對簡單，并且材料和加工成本較低，因此在檢測過程中主要適合于檢測次數(shù)較少的部件。而用鋁和鐵制作的裝置比樹脂檢具更耐磨損，但其制造成本相對較高。用鐵質(zhì)材料制作的檢具與鋁質(zhì)材料相比，鋁質(zhì)檢具更為輕便和易于使用，對于輕量化要求較高的汽車制造商來說，用鋁制檢具更為常見。

2 汽車檢具的組成

汽車檢具通常由以下三部分組成：

2.1 骨架和底座

檢具的骨架和底座通常在制作過程中是用鋁板或鋼板制成的，底板的作用是提供一個組裝平臺，以加強(qiáng)其定位和檢測。在檢測裝置的底座上，提供了一個檢測參照，以提供檢測裝置本身的精確度，檢測參照點可以是塊、孔或球形參照點，通常放在底板的四個角上，通常要求的間隔數(shù)為100的倍數(shù)，并放在一個基準(zhǔn)參考板上以便于顯示。

2.2 測量面

通過安裝一個檢測表面，可以檢查車體所有部件的邊緣和斷面，測量范圍包括：探測間隙表面和周圍的切割線，通常測量面和被測件表面距離5毫米或3毫米[1]。切齊檢測：切齊方向通常規(guī)定為一塊邊緣形狀的標(biāo)準(zhǔn)方向。零探測面的大小保證在30毫米以上。

2.3 功能件

功能性部件包括快速夾緊器、檢測銷、劃線銷、定位銷。其中定位銷的功能是確保正在檢查的物品準(zhǔn)確地定位在檢查裝置上，定位孔的位置是根據(jù)該物品的2D圖案確定的。主定位銷和二級定位銷的工作狀態(tài)確保測量的對象在定位后不會搖晃。探測銷用于探測有關(guān)孔徑的公差。如果在接受測量的部件上有多個孔口，其直徑和位置公差相同，則通常只需制造一個單一的檢測銷。如果檢查工具的可利用性得到滿足，夾緊固定裝置的作用是確保所檢測的部件穩(wěn)定，從而取得正確的檢查結(jié)果。根據(jù)受測部件的2D繪圖要求，在不影響檢測功能的情況下合理選擇受檢測位置。固定裝置通常直接插在檢查工具的底部，或通過焊接或熔煉的方式進(jìn)行連接。

3 現(xiàn)階段汽車檢具在開發(fā)過程中出現(xiàn)的問題

檢查工具的設(shè)計是整個設(shè)計過程的一個特別重要的部分，因此，設(shè)計的合理性以及檢查工具的研究和開發(fā)被認(rèn)為是汽車工業(yè)的一個關(guān)鍵和困難的環(huán)節(jié)，是與設(shè)計和研究一起進(jìn)行的。以及部件制造過程的發(fā)展。由于較發(fā)達(dá)國家之間在檢查設(shè)備的設(shè)計和制造業(yè)仍然存在著距離，中國汽車檢查設(shè)備工業(yè)目前仍有一些問題有待解決。

3.1 檢具耐磨性及穩(wěn)定性差

作為一種測量部件尺寸精度的裝置，其關(guān)鍵功能是確保測試的準(zhǔn)確性。然而，與大型部件的檢查相比，在使用檢具一段時間之后，定位不準(zhǔn)確和測量結(jié)果不穩(wěn)定是不可避免的。對于諸如定位夾和檢測銷等經(jīng)常使用的零件，耐久性和硬度要求相對較高。零件的材料和表面處理過程是檢具開發(fā)過程中的一個重要部分，稍微有一點疏忽就會對檢具造成影響。再加上頻繁的使用檢具，會不可避免的磨損檢具，在一定程度上會影響檢具的精確性。

3.2 檢具成本高，兼容性差

由于整輛車有數(shù)以萬計的部件，需要許多類型的檢查設(shè)備，每一個檢查設(shè)備的價格差別很大。汽車的設(shè)計和開發(fā)必然會改變車輛的型號，因此，將新的車輛型號與舊型號的部分作一部分比較。如果差異巨大，那么重新購置新的檢查設(shè)備就沒有什么可指責(zé)的，但是，如果新的檢查設(shè)備是由于微小的差異而設(shè)計和制造的，那么汽車的開發(fā)費(fèi)用必然會增加。購置這些檢查設(shè)備的高昂費(fèi)用不能不給汽車制造商帶來壓力。通過市場調(diào)查得知，一整套檢具的市場價格一般在五百萬左右，這對于汽車廠家來說是一筆不小的開支。為了應(yīng)對市場的需求，需要不斷的設(shè)計新車型，以滿足消費(fèi)者的購買要求。但是新車型的推出并將暴露檢具兼容性差的缺點，被迫更新整套檢具給企業(yè)必將帶來經(jīng)濟(jì)壓力。

3.3 傳統(tǒng)檢具的測量效率、精度偏低

尺寸精度需要提高車身精確度控制，這是一項關(guān)鍵技術(shù)，可以有效提高車輛制造的質(zhì)量。基于監(jiān)測系統(tǒng)的檢測數(shù)據(jù)，對精確度進(jìn)行控制并對制造過程進(jìn)行分析，以查明控制數(shù)據(jù)模型和零部件大小的差異，通過檢測手段的運(yùn)用可確保制造的穩(wěn)定性，最終增加精確度裝配。但目前，通常使用手工測量儀器進(jìn)行探測，衡量的效率很低，手工測量的誤差很大，直接影響了車輛的質(zhì)量。

檢具制造的總體精確度低，而整個車輛的精確度要求不斷提高，這兩者之間的矛盾日益明顯。目前，檢測工具制造的精確度仍保持在定位孔的尺寸精確度水平，精確度為-0.1至+0.05毫米，而檢測模塊的制造精確度為±0.1毫米的水平。因此，高質(zhì)量的汽車生產(chǎn)對精確度的需要越來越高，而我們目前的工藝水平不能滿足要求。

4 檢具開發(fā)過程中的問題解決對策

4.1 選用高強(qiáng)度高耐磨性材料

在探索檢具材料的過程中，考慮到材料成本、制造成本和其他因素，CrWMn目前被用于定位和檢測銷的制作中，這些檢具在使用頻次相對較高的，為了避免磨損，采用硬度為58至62 HRC的制作標(biāo)準(zhǔn);檢查工具基座采用為45鋼或Al6061鋼;定向和定位區(qū)塊類型的部件為20鋼制作，表面硬度為58至62 HRC。通過對上述材料的使用，解決了檢驗材料的耐用性和穩(wěn)定性問題。

4.2 開發(fā)柔性檢具

由于控制裝置具有生產(chǎn)成本高、兼容性差和其他問題，柔性檢具的開發(fā)和制造為許多汽車制造商帶來了便利。從廣義上說，柔性檢具具有可重復(fù)使用的特點，可為不同部件的尺寸靈活的調(diào)整。柔性檢具使人們能夠通過調(diào)整某些車輛部件所需要的尺寸來檢查具有不同型號的部件，因此，柔性檢具設(shè)備可供各種檢查部件使用，占用的空間很少，材料也很少浪費(fèi)。同時，柔性檢具的模塊機(jī)制可以自由地結(jié)合被測部件的要求進(jìn)行調(diào)整和再利用，因此非常實用和靈活。不同的制造商需要有自己的結(jié)構(gòu)設(shè)計和生產(chǎn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化要求，以縮短設(shè)計和制造周期，柔性檢具有一些常規(guī)檢具所沒有的特殊優(yōu)勢。

4.3 智能化檢具提升檢測的工作效率和測量精度

常規(guī)車輛零部件的檢查裝置通常通過檢測、分析和處理有關(guān)零部件大小樣本的數(shù)據(jù)來確定是否符合規(guī)定。然而，隨著汽車制造水平的提高，零部件檢查車間的功能要求已從符合性評估轉(zhuǎn)為在線上全面的數(shù)字尺寸計量，并通過統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析來確定系統(tǒng)的完整性，及生產(chǎn)和制造控制系統(tǒng)穩(wěn)定性判斷。雖然目前的全車生產(chǎn)線和部件生產(chǎn)線的速度一般僅為幾十秒，但手工操作已不再可能滿足要求，因此檢具必須向自動化的方向發(fā)展。

智能探測器與傳統(tǒng)的探測器互為補(bǔ)充，增加了一個自動測量裝置，與信息處理系統(tǒng)相結(jié)合，可自動生成部件檢查報告和數(shù)據(jù)分析報告，從而提高測量效率，減少人工測量錯誤，避免數(shù)據(jù)處理和分析中的錯誤，通過對在線加工產(chǎn)品進(jìn)行自動統(tǒng)計分析和比較檢查數(shù)據(jù)，可以確定測量數(shù)據(jù)大小的一致性和穩(wěn)定性，還可以確定是否有必要建立一個監(jiān)測系統(tǒng)。該方案制定了關(guān)于異常規(guī)模波動和異常變化趨勢的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，目的是在生產(chǎn)線上提供預(yù)防性警報，防止有缺陷產(chǎn)品、大規(guī)模制造和生產(chǎn)線的持續(xù)惡化，同時最大限度地減少損失。

智能檢查功能要求對部件的質(zhì)量狀況和趨勢進(jìn)行有效評估，并在檢查設(shè)計中充分應(yīng)用光電技術(shù)和工業(yè)加工技術(shù)，這使車輛檢查具有更大的靈活性和智能性，并提高了檢具公司的技術(shù)和成本競爭力。激光測量技術(shù)也開始逐步使用，成為汽車檢查裝置技術(shù)發(fā)展的一個重要部分。

在汽車制造中應(yīng)用激光測量技術(shù)對于提高車輛質(zhì)量是很重要的。檢查要求是表面的輪廓，包括選擇測量點，確保探測的準(zhǔn)確性和測量的效率，激光掃描儀通過掃描曲面部分的表面和輪廓來獲取數(shù)據(jù)，該儀器的目的是進(jìn)行一次實物勘測，以確定是否有可能存在的問題。將數(shù)據(jù)處理、3D重建和數(shù)字模擬比較相結(jié)合，分析和比較正在評估的被測零件的數(shù)據(jù)與數(shù)字CATIA/UG3D模型相比較，獲得關(guān)于該部件和數(shù)字模型尺寸的差異點和符合點，并編寫正確的檢查報告。

目前，智能控制裝置在控制行業(yè)中并不占很大比例，但在汽車零部件控制行業(yè)中，以及在今后人力資源持續(xù)短缺的情況下，它們代表著一個新的技術(shù)開發(fā)方向，它將發(fā)揮日益重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李小新，康篤玲，吳燁.淺析檢具設(shè)計在工藝優(yōu)化過程的作用[C].2019中國汽車工程學(xué)會年會論文集（5），2019.