汽車行業專用檢具設計、制造及應用淺析

王宏業

摘要：隨著現代社會的經濟和科技的不斷發展，工業生產普遍實現了機械化。汽車行業又是國家支柱行業，隨著汽車行業的蓬勃發展，專用檢具的應用越來越廣泛且短時間不會被替代，專用檢具的設計合理性、規范性、低成本、高質量、壽命長、功能廣是很多企業所需求，通過對現有文獻進行總結和梳理及行業、社會實踐總結，歸納出專用檢具的設計、制造、應用參考標準。

關鍵詞：專用檢具設計、機械零件、汽車行業、設計合理性

引言：

隨著汽車行業的迅猛發展，國內企業的生產制造能力越來越強，產品檢測對于企業而言是不可或缺的也是增加成本的過程，雖然市場上有很多通用的常規檢具、如卡尺、千分尺、百分表、三坐標、投影儀、氣動量儀、高度儀、紅外檢測、藍光檢測等等，但專用檢具仍是不可替代作用【國家統計局數據顯示，2018年末，中小企業36.9萬戶，比2017年末減少6494戶企業，2011年以來首次出現負增長;占全部規模以上工業企業戶數的97.6%。其中，中型企業5.0萬戶，占中小企業戶數的13.5%;小型企業31.9萬戶，占86.5%】。我國制造業中大多以中小企業為主，中小企業具有以下特點：自有資產少、經營規模小、經營業績不穩定、市場競爭激烈、技術力量薄弱、人才結構不完整、所以設計的專用檢具良莠不齊，存在浪費成本、浪費效率等一系列問題。

一.專用檢具設計的基本原則

1.1盡量輕量化設計，由于使用頻繁、經常搬運（設計時做減重處理、或非承力部件在考慮引起變形情況下選用輕量化材料）;

1.2盡量使用標準件吊環或把手，易于檢具搬運;

1.3盡量考慮人機工程的應用，檢具使用環境、使用地點，對于檢具的高度、大小、方向合理化設計，減輕人員站立/坐立不合適或不順手引起的疲勞;

1.4盡量使用標準件，降低檢具制作成本及增加檢具零部件通用性;

1.5盡量材料使用材料少、組合塊式、分體式、鑲嵌式結構，檢具提高檢具原材料利用率;

1.6在滿足精度的前提下盡量使用常規加工工藝，能制造出來，最大限度降低檢具制造成本，如：線切割、普銑、數控車、普通鉆床、平面磨床、外圓磨床、加工中心等;

1.7盡量防錯、防呆設計，最大限度易于人員操作;

1.8盡量提高檢具的檢測效率，在制作成本可控的情況下，使用氣動、電動、快速夾等工業用品，提高檢測效率、降低檢測勞動強度;

1.9盡量一模多穴或左右共用，提高檢測效率與制造成本，也便于日后管理維護;

1.10盡量多功能設計、考慮后期的維護、應用范圍、改制維修方便，降低成本;

1.11盡量增加檢具的完整性防護，如：防丟鏈/繩、保護罩、緩沖墊等

等等

二.專用檢具的組成：

一般專用位置度專用檢具都是由以下幾部份組成：

底板或支撐板：起平面定位作用;

測量銷：起測量作用;

定位銷：起產品定位作用;

導向套：測量銷測量時導向作用;

快速裝夾裝置：起夾緊產品，在測量時不會產生松動現象;

2.3專用檢具尺寸的組成：

定位尺寸：如定位銷直徑、定位銷位置;

導向尺寸：是指測量銷導向部位與導向套配合尺寸：

測量尺寸：是指測量銷與產品接觸的外徑尺寸;

2.4位置度專用檢具的定位方式：

相對于某一平面和某兩點為基準的位置度定位方式一般采用一定位平面與兩定位銷進行定位。

相對于某一平面和中心孔為基準的位置度定位方式一般采用一定位平面與中心定位銷進行定位，如呈環形矩陳的法蘭盤安裝孔位置度。

對于毛坯件平面的定位，可以采用三點支撐的方式進行定位。

對于用外圓柱為基準的，可以采用V型塊加一平面和一定位孔銷作為定位方式。

2.5定位銷直徑選擇：

對于圓柱形的定位銷，外徑與定位孔最小尺寸間隙配合，之間在0.005～0.01之間。

2.6定位銷測量尺寸計算：

A=B-C+D+E A：測量尺寸

B：被測孔徑下偏差

C：產品位置公差

D：磨損余量

E：允許公差

2.7導向孔位置要求：

導向孔位置公差的要求一般為被測產品孔徑位置公差的1/5～1/10.

三.與常用檢具的區別;

區別類型 通用檢具 專用檢具

數值的判別方法 通常是計量型，能夠直接或間接得出數據 通常是計數型，只能判定是否合格，和通用檢具結合使用可得出相對數據

檢測效率 因操作復雜、占用時間較長，效率普遍較低 操作簡便、效率較高

使用場所 一般適用于檢測室 一般適用于生產現場

人員要求 有資質檢驗員 普通作業人員

環境要求 較高 較低

精度要求 較高 較低

互換性 可統一制造，通用性較強，一種檢具可測量不同產品、不同尺寸，檢具與檢具之間可以互換 單一制造，只能檢測產品的某一特性，檢具與檢具之間不能互換

四.根據結構的復雜程度分類，可以分為以下幾種：

4.1便攜式專用檢具：重量輕，操作方便，可以隨身攜帶。如塞規、卡板、比較樣板等。

4.2大型裝用檢具：一般檢測產品零件尺寸較大的檢具，比較笨重、不易搬運。如綜合性專用位置度檢具、特定專用檢測設備等

4.3專用檢具的分類

根據測量對象的不同，可以分為以下幾種類型：

4.4極限塞規：一般用于測量產品內孔直徑或槽寬。

4.5極限卡規：一般用于測量產品的外徑、壁厚等。

4.6比較樣板：一般用于檢測產品的角度、圓弧或曲線形狀等產品特性。

4.7跳動芯軸類：一般用于檢測產品相對中心孔的端面跳動、垂直度或同軸度類，要和其它輔具或表類量具結合才可使用。

4.8端面距類：用于檢測產品的面與面的端面距離、槽深或孔徑深度等產品尺寸，可單獨使用，也可與表類量具結合使用。

4.9位置度專用檢具：一般用于檢測產品孔或軸銷相對于某定位孔或中心孔的相

結束語：

專用檢具的應用不限于汽車行業，在專用檢具的設計過程中，設計人員首先要對零部件要求有全面理解，找出產品的關鍵尺寸（功能性、裝配性尺寸），其次要對機械制造加工工藝全面了解，了解各種加工設備的加工能力及工時報價，需熟練掌握3D軟件（Solidworks/ProE/UG等）、2D軟件（CAXA/Auto CAD）應用能力及熟知并了解工業用品標準件（如：MiSiMi工業用品一站式采購平臺，各種標準件件參數、數模查詢）再結合以往經驗，這樣才能設計出實用、低成本、壽命長、功能全、高效/方便/快捷的專用檢具，能夠更好的滿足客戶要去，降低企業成本，推動企業健康、科學、持續地發展。

參考文獻：

[1]宋天虎、黃遠東、李俊帶、王啟義.中國機械設計大典[M].江西：江西科學技術出版社，2002：55-61