淺論汽車(chē)檢具在汽車(chē)制造工藝流程中的應(yīng)用

劉長(zhǎng)海

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

關(guān)鍵詞：汽車(chē)檢具;汽車(chē)制造;應(yīng)用

汽車(chē)檢測(cè)工具是汽車(chē)制造商和部件制造商用來(lái)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(chē)輛的整個(gè)安裝正常運(yùn)行，適用于汽車(chē)制造商對(duì)汽車(chē)零部件的系列生產(chǎn)。汽車(chē)檢查設(shè)備的設(shè)計(jì)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(cè)試的產(chǎn)品的質(zhì)量直接相關(guān)。

1 汽車(chē)檢具分類

對(duì)車(chē)輛進(jìn)行了各種類型的檢查。根據(jù)檢測(cè)器的功能分類，檢測(cè)器分為單品檢測(cè)器和總成檢測(cè)器。針對(duì)零部件檢測(cè)的單品檢測(cè)器在實(shí)際應(yīng)用中用于單個(gè)零部件的檢測(cè)，可以對(duì)零部件的形狀、斷面、單個(gè)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(cè)。而總成檢具主要用于對(duì)組合部件的檢測(cè)，可以檢測(cè)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(chē)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(shù)脂檢查裝置。樹(shù)脂檢具的制作材料是樹(shù)脂，這種材料的工具在制作過(guò)程中相對(duì)簡(jiǎn)單，并且材料和加工成本較低，因此在檢測(cè)過(guò)程中主要適合于檢測(cè)次數(shù)較少的部件。而用鋁和鐵制作的裝置比樹(shù)脂檢具更耐磨損，但其制造成本相對(duì)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(duì)于輕量化要求較高的汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō)，用鋁制檢具更為常見(jiàn)。

2 汽車(chē)檢具的組成

汽車(chē)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(guò)程中是用鋁板或鋼板制成的，底板的作用是提供一個(gè)組裝平臺(tái)，以加強(qiáng)其定位和檢測(cè)。在檢測(cè)裝置的底座上，提供了一個(gè)檢測(cè)參照，以提供檢測(cè)裝置本身的精確度，檢測(cè)參照點(diǎn)可以是塊、孔或球形參照點(diǎn)，通常放在底板的四個(gè)角上，通常要求的間隔數(shù)為100的倍數(shù)，并放在一個(gè)基準(zhǔn)參考板上以便于顯示。

2.2 測(cè)量面

通過(guò)安裝一個(gè)檢測(cè)表面，可以檢查車(chē)體所有部件的邊緣和斷面，測(cè)量范圍包括：探測(cè)間隙表面和周?chē)那懈罹€，通常測(cè)量面和被測(cè)件表面距離5毫米或3毫米[1]。切齊檢測(cè)：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(cè)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(cè)銷(xiāo)、劃線銷(xiāo)、定位銷(xiāo)。其中定位銷(xiāo)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(xiāo)和二級(jí)定位銷(xiāo)的工作狀態(tài)確保測(cè)量的對(duì)象在定位后不會(huì)搖晃。探測(cè)銷(xiāo)用于探測(cè)有關(guān)孔徑的公差。如果在接受測(cè)量的部件上有多個(gè)孔口，其直徑和位置公差相同，則通常只需制造一個(gè)單一的檢測(cè)銷(xiāo)。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(cè)的部件穩(wěn)定，從而取得正確的檢查結(jié)果。根據(jù)受測(cè)部件的2D繪圖要求，在不影響檢測(cè)功能的情況下合理選擇受檢測(cè)位置。固定裝置通常直接插在檢查工具的底部，或通過(guò)焊接或熔煉的方式進(jìn)行連接。

3 現(xiàn)階段汽車(chē)檢具在開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

檢查工具的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的一個(gè)特別重要的部分，因此，設(shè)計(jì)的合理性以及檢查工具的研究和開(kāi)發(fā)被認(rèn)為是汽車(chē)工業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵和困難的環(huán)節(jié)，是與設(shè)計(jì)和研究一起進(jìn)行的。以及部件制造過(guò)程的發(fā)展。由于較發(fā)達(dá)國(guó)家之間在檢查設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造業(yè)仍然存在著距離，中國(guó)汽車(chē)檢查設(shè)備工業(yè)目前仍有一些問(wèn)題有待解決。

3.1 檢具耐磨性及穩(wěn)定性差

作為一種測(cè)量部件尺寸精度的裝置，其關(guān)鍵功能是確保測(cè)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(shí)間之后，定位不準(zhǔn)確和測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定是不可避免的。對(duì)于諸如定位夾和檢測(cè)銷(xiāo)等經(jīng)常使用的零件，耐久性和硬度要求相對(duì)較高。零件的材料和表面處理過(guò)程是檢具開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一個(gè)重要部分，稍微有一點(diǎn)疏忽就會(huì)對(duì)檢具造成影響。再加上頻繁的使用檢具，會(huì)不可避免的磨損檢具，在一定程度上會(huì)影響檢具的精確性。

3.2 檢具成本高，兼容性差

由于整輛車(chē)有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的部件，需要許多類型的檢查設(shè)備，每一個(gè)檢查設(shè)備的價(jià)格差別很大。汽車(chē)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)必然會(huì)改變車(chē)輛的型號(hào)，因此，將新的車(chē)輛型號(hào)與舊型號(hào)的部分作一部分比較。如果差異巨大，那么重新購(gòu)置新的檢查設(shè)備就沒(méi)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(jì)和制造的，那么汽車(chē)的開(kāi)發(fā)費(fèi)用必然會(huì)增加。購(gòu)置這些檢查設(shè)備的高昂費(fèi)用不能不給汽車(chē)制造商帶來(lái)壓力。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查得知，一整套檢具的市場(chǎng)價(jià)格一般在五百萬(wàn)左右，這對(duì)于汽車(chē)廠家來(lái)說(shuō)是一筆不小的開(kāi)支。為了應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的需求，需要不斷的設(shè)計(jì)新車(chē)型，以滿足消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)要求。但是新車(chē)型的推出并將暴露檢具兼容性差的缺點(diǎn)，被迫更新整套檢具給企業(yè)必將帶來(lái)經(jīng)濟(jì)壓力。

3.3 傳統(tǒng)檢具的測(cè)量效率、精度偏低

尺寸精度需要提高車(chē)身精確度控制，這是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可以有效提高車(chē)輛制造的質(zhì)量。基于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)精確度進(jìn)行控制并對(duì)制造過(guò)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(guò)檢測(cè)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(cè)量?jī)x器進(jìn)行探測(cè)，衡量的效率很低，手工測(cè)量的誤差很大，直接影響了車(chē)輛的質(zhì)量。

檢具制造的總體精確度低，而整個(gè)車(chē)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(cè)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(cè)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(chē)生產(chǎn)對(duì)精確度的需要越來(lái)越高，而我們目前的工藝水平不能滿足要求。

4 檢具開(kāi)發(fā)過(guò)程中的問(wèn)題解決對(duì)策

4.1 選用高強(qiáng)度高耐磨性材料

在探索檢具材料的過(guò)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(cè)銷(xiāo)的制作中，這些檢具在使用頻次相對(duì)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(guò)對(duì)上述材料的使用，解決了檢驗(yàn)材料的耐用性和穩(wěn)定性問(wèn)題。

4.2 開(kāi)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(wèn)題，柔性檢具的開(kāi)發(fā)和制造為許多汽車(chē)制造商帶來(lái)了便利。從廣義上說(shuō)，柔性檢具具有可重復(fù)使用的特點(diǎn)，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(guò)調(diào)整某些車(chē)輛部件所需要的尺寸來(lái)檢查具有不同型號(hào)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(shí)，柔性檢具的模塊機(jī)制可以自由地結(jié)合被測(cè)部件的要求進(jìn)行調(diào)整和再利用，因此非常實(shí)用和靈活。不同的制造商需要有自己的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化要求，以縮短設(shè)計(jì)和制造周期，柔性檢具有一些常規(guī)檢具所沒(méi)有的特殊優(yōu)勢(shì)。

4.3 智能化檢具提升檢測(cè)的工作效率和測(cè)量精度

常規(guī)車(chē)輛零部件的檢查裝置通常通過(guò)檢測(cè)、分析和處理有關(guān)零部件大小樣本的數(shù)據(jù)來(lái)確定是否符合規(guī)定。然而，隨著汽車(chē)制造水平的提高，零部件檢查車(chē)間的功能要求已從符合性評(píng)估轉(zhuǎn)為在線上全面的數(shù)字尺寸計(jì)量，并通過(guò)統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析來(lái)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(chē)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(dòng)化的方向發(fā)展。

智能探測(cè)器與傳統(tǒng)的探測(cè)器互為補(bǔ)充，增加了一個(gè)自動(dòng)測(cè)量裝置，與信息處理系統(tǒng)相結(jié)合，可自動(dòng)生成部件檢查報(bào)告和數(shù)據(jù)分析報(bào)告，從而提高測(cè)量效率，減少人工測(cè)量錯(cuò)誤，避免數(shù)據(jù)處理和分析中的錯(cuò)誤，通過(guò)對(duì)在線加工產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析和比較檢查數(shù)據(jù)，可以確定測(cè)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(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該方案制定了關(guān)于異常規(guī)模波動(dòng)和異常變化趨勢(shì)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(bào)，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(shí)最大限度地減少損失。

智能檢查功能要求對(duì)部件的質(zhì)量狀況和趨勢(shì)進(jìn)行有效評(píng)估，并在檢查設(shè)計(jì)中充分應(yīng)用光電技術(shù)和工業(yè)加工技術(shù)，這使車(chē)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(jìng)爭(zhēng)力。激光測(cè)量技術(shù)也開(kāi)始逐步使用，成為汽車(chē)檢查裝置技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要部分。

在汽車(chē)制造中應(yīng)用激光測(cè)量技術(shù)對(duì)于提高車(chē)輛質(zhì)量是很重要的。檢查要求是表面的輪廓，包括選擇測(cè)量點(diǎn)，確保探測(cè)的準(zhǔn)確性和測(cè)量的效率，激光掃描儀通過(guò)掃描曲面部分的表面和輪廓來(lái)獲取數(shù)據(jù)，該儀器的目的是進(jìn)行一次實(shí)物勘測(cè)，以確定是否有可能存在的問(wèn)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(píng)估的被測(cè)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(diǎn)和符合點(diǎn)，并編寫(xiě)正確的檢查報(bào)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(chē)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(gè)新的技術(shù)開(kāi)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(jì)在工藝優(yōu)化過(guò)程的作用[C].2019中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集（5），2019.