翼子板檢具設(shè)計淺析

文/崔章輝，高彥偉，董佳，齊康寧·長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心

模具、檢具、夾具為汽車三大具，檢具起著承上啟下的作用。檢具設(shè)計得不合理往往造成制件檢測合格，裝車不合格的矛盾狀態(tài)。車身調(diào)試后期按裝車數(shù)據(jù)對模具進(jìn)行整改，造成了極大的浪費(fèi)。本文結(jié)合檢具設(shè)計的要點分析了翼子板沖壓工藝、檢具定位方式、裝具裝車的匹配過程，從而減少整改次數(shù)、少走彎路。

汽車白車身的間隙、面差問題嚴(yán)重影響整車的外觀品質(zhì)及NVH，如何使間隙、面差達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，是各大主機(jī)廠都面臨的難題?，F(xiàn)大部分整車廠都需要配備調(diào)試線來調(diào)整間隙、面差，這種人為的調(diào)整不僅浪費(fèi)財力、影響生產(chǎn)節(jié)拍，而且車身精度的穩(wěn)定性也很差。單件精度是影響間隙、面差的直接原因。翼子板安裝工位為安裝前門的后工序，且與前門、機(jī)蓋、大燈、前保險桿四個件搭接，全部需要調(diào)整間隙、面差。這就需要提高翼子板自身精度來保證這些位置的間隙、面差。翼子板的精度是靠檢具確認(rèn)的，同時檢具也為模具整改提供了整改依據(jù)。翼子板的檢測方式則直接影響了翼子板的真實精度及整改依據(jù)。

翼子板的檢測方式

圖1 翼子板六個自由度

翼子板檢具設(shè)計的不合理會造成單件檢測合格，裝車間隙、面差都不合格的現(xiàn)象，這就需要還原翼子板的真實精度。首先基本理論是限制翼子板的六個自由度，如圖1所示。限制自由度需要根據(jù)整車RPS點設(shè)定定位點及支撐點，由于翼子板安裝過程是豎直安裝，單件受自重影響會有一定量的變形，所以檢具檢測也需要垂直檢測，如圖2所示，以接近裝車的狀態(tài)檢測。但這些定位位置的尺寸，大部分在沖壓工序是不穩(wěn)定的因素，這樣設(shè)置便把不合格的位置當(dāng)作基準(zhǔn)，檢測的制件不合格，但不能準(zhǔn)確地判斷是哪個位置出現(xiàn)了偏差，偏差多少。這就需要根據(jù)沖壓工藝設(shè)定輔助模具整改的定位系統(tǒng)，有利于提升合格率。

圖2 翼子板檢具垂直放置

翼子板的沖壓成形工藝

翼子板的沖壓工藝我們按“拉延→修邊、沖孔→翻整→翻整沖孔、側(cè)沖”四工序分析。上部側(cè)整區(qū)與車身骨架機(jī)艙上部搭接，主要控制了翼子板與發(fā)動機(jī)罩的間隙、面差。側(cè)邊的側(cè)整區(qū)域與車身骨架的A柱連接，主要控制與前門的間隙、面差。前端的正整形區(qū)域與機(jī)艙前端搭接，主要控制與前大燈和前保險杠的間隙、面差，如圖3所示。但這些區(qū)域都不是拉延到位的，都是通過后序整形出來的，一定會出現(xiàn)回彈，且回彈量不好把握。雖然工藝設(shè)計階段借助CAE軟件與整改經(jīng)驗對模具做了回彈補(bǔ)償，但不能一次成功仍需要后期調(diào)試、整改。整改就需要有整改依據(jù)及數(shù)據(jù)，這就需要翼子板檢具能準(zhǔn)確且穩(wěn)定的反映制件問題，進(jìn)而才能提取更加準(zhǔn)確的整改數(shù)據(jù)，提高整改效率。

圖3 翼子板安裝面示意圖

翼子板檢具設(shè)計

翼子板上部區(qū)域

翼子板上部區(qū)域的檢具設(shè)計定位多為“零面貼”控制Z向移動與Y軸轉(zhuǎn)動（圖4），插入一個主定位銷與一個輔定位銷（兩個定位銷為鎖緊定位用來模擬裝車螺釘旋緊狀態(tài)）控制Z向轉(zhuǎn)動、Y向移動、X向移動。定位銷鎖緊后，便可以測得與機(jī)蓋外板的間隙、面差，間隙值的偏差是由于定位孔的孔位出現(xiàn)偏差，面差是由于定位面的深度出現(xiàn)偏差，如圖5所示。

圖4 檢具主定位位置

這雖然可以測得整形型面及孔位的偏差值，但是由于此區(qū)域是主定位區(qū)，主定位區(qū)的精度不合格會造成其他區(qū)域的測量偏差。如果要整改模具則需要先使此區(qū)域合格后才能整改其他位置，這樣嚴(yán)重影響了整改效率。因此需要在此位置增加定位銷孔位可計數(shù)調(diào)整的裝置（圖4），翼子板符檢時上部安裝好，把與機(jī)蓋位置的間隙面差調(diào)整到位、記錄基準(zhǔn)調(diào)整量整改模具。

圖5 孔位與孔深決定間隙、面差

門側(cè)區(qū)域

此位置如果無車身特殊要求一般只有檢測樣塊，用來檢測與前門的間隙、面差。間隙與上半部面差由主定位銷決定，下半部面差則由下部與門檻梁搭接的位置決定（圖6），此位置的零面貼與主、副定位銷約束了制件X軸轉(zhuǎn)動。此位置定位面做成Y向可調(diào)，來調(diào)節(jié)與前門的面差，這樣就能方便測出此處的回彈量。

圖6 與門檻梁搭接位置

有些車型翼子板上部搭接位置面積小，無法完全承受翼子板自重，導(dǎo)致后部下沉，這樣就需要底部增加一個約束Z向移動的輔助定位銷（此定位銷位置為翼子板安裝點）。全序件符檢時，如無自重造成的下沉現(xiàn)象，則取消此定位銷以免發(fā)生過定位。

前保險杠位置

此位置與前機(jī)艙骨架相連，同時關(guān)聯(lián)前大燈及前保險杠的定位安裝；因此除了用常規(guī)的檢測樣塊檢測前大燈、前保險杠對接位置的間隙、面差以外，還需要對安裝面與A面的Y向落差以及臺階安裝面的Y向落差進(jìn)行控制，這樣就需要對此區(qū)域設(shè)計局部基準(zhǔn)的樣塊如圖7所示，進(jìn)行落差的檢測；就可以清晰明了地發(fā)現(xiàn)問題，并能提取有效數(shù)據(jù)，應(yīng)用于模具整改，在公差要求的范圍內(nèi)保證與整車裝配時一致，使大燈、前保險杠安裝完畢后與翼子板過渡順滑。

圖7 功能檢測

除了對整型面質(zhì)量控制以外，因翼子板屬于外觀裝飾件，分總成內(nèi)與其他加強(qiáng)件、固定安裝件無搭接關(guān)系，需要將單件用螺釘固定在白車身上，因此對安裝孔的位置精度要求很高。前保險杠位置安裝面直接關(guān)系翼子板主定位安裝孔、前大燈定位孔以及保險杠安轉(zhuǎn)支架安裝孔的安裝精度，因此需要對單個孔的位置精度及關(guān)聯(lián)安裝孔的相對位置精度進(jìn)行檢測控制，需要設(shè)計銅止銷及用于精度測量的劃線銷，對關(guān)聯(lián)的孔需要設(shè)計連體檢測銷，如圖8所示，保證公差范圍內(nèi)的孔位偏差方向一致，充分體現(xiàn)裝車的實際狀態(tài)，減少節(jié)拍內(nèi)的裝配調(diào)試時間。

圖8 關(guān)聯(lián)孔檢測

RPS點支撐與棱線定位

翼子板作為外觀裝飾件，無內(nèi)板加強(qiáng)件支撐，自由狀態(tài)下在檢具、夾具上放置時，存在Y向定位不良問題，更無法準(zhǔn)確地定位，因此，需要設(shè)計輔助支撐的RPS點，有利于制件在檢具及夾具（垂直放置）的準(zhǔn)確放置；同時設(shè)計RPS點后，有利于制件在模具進(jìn)行基準(zhǔn)符型的確認(rèn)，從而實現(xiàn)在基準(zhǔn)統(tǒng)一狀態(tài)下的高品質(zhì)制件。但實際的裝車狀態(tài)下，翼子板型面又無型面支撐，為保證最終的裝配一致，檢具上的RPS點需要設(shè)計成可切換基準(zhǔn)，如圖9所示，最終制件品質(zhì)和白車身裝配保持一致；翼子板在白車身裝調(diào)時，是以棱線間隙為裝配基準(zhǔn)，然后進(jìn)行鎖緊定位，最后進(jìn)行面差及搭接件的匹配調(diào)試，所以為了與裝車標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)保持一致，在單件確認(rèn)品質(zhì)時，應(yīng)當(dāng)把握棱線定位的原則，故需要在檢具上設(shè)計制件的棱線定位銷，如圖10所示。

結(jié)束語

翼子板是是汽車覆蓋件中比較特別的一個制件，分總成內(nèi)無其他加強(qiáng)件支撐，只靠自身強(qiáng)度定型，在保證面品合格的情況下，還要保證安裝面的尺寸精度，因為作為有效銜接的檢具如何設(shè)計需要充分考慮，既要綜合反映不同產(chǎn)品的特性，又要充分與裝調(diào)夾具保持狀態(tài)一致，才能保證制件在穩(wěn)定數(shù)據(jù)下的有效整改及白車身裝調(diào)下的無差異裝配。在設(shè)計時，可根據(jù)不同部位的特性，分段進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計，必要時，對關(guān)鍵部位設(shè)計局部基準(zhǔn)的檢測樣塊進(jìn)行尺寸控制；而在與白車身銜接過程中，可以根據(jù)白車身的裝調(diào)標(biāo)準(zhǔn)，有效借用RPS點與棱線定位，最終保證模具、檢具、夾具的有效統(tǒng)一，實現(xiàn)無縫連接式的生產(chǎn)，提高工作效率。

圖9 可切換基準(zhǔn)

圖10 棱線定位銷