车身零部件柔化测量检具的设计

２６　技术纵横　轻型汽车技术２００２（２）总１５０　车身零部件柔化测量检具的设计　胡彩旗　陈　杰林忠钦　陈关龙　张元胤’　摘　要　介绍使用柔性夹具进行车身零部件柔性化测量辁具的设计过程及其中的几个关键问　题，如座标系反求法的应用以及在ＣＡＴＩＡ环境下测量支架模型的建立等。　叙词：车身测量座标系　１．｝ｌ　言　在汽车制造业中，测量支架是最通用的检具之　一材料的浪费和库存积压，大大减少夹具设计和制造　的工作量，从而缩短生产技术准备时间。　１．２柔性化测量支架在车身零部件设计中的作　用　。测量支架是一种在车身座标系中放置、固定、精　确定位车身零部件、并对车身零部件进行测量的装　置。只有测量的数据和零件在车身座标系的位置一　致，才可以将测得的数据和零部件的理论值进行比　较和分析，才有实际使用价值。　一对车身零部件进行检测是车身制造质量控制的　部分内容，而有力的工具之一就是测量支架，如何　能设计合理的测量支架，使得在测量支架上测得的　数据能真实地反映零件的状况，也就是说与零件焊　装到车身上的情况一致，这样就可以在生产初始阶　段过滤掉不合格的产品，防止其流人下一道生产工　序　１．１目前测量捡具存在的问题　传统的测量支架是专用的，也就是说做好的测　量支架只能适用于一类零件，而车身大约有四、五百　个冲压件焊装而成，由于每一类零件形状各不相同，　都需要有自己的专用测量支架．并且当产品改型后，　测量支架在使用过程中不受很大盼外力，这与　车身焊装生产线夹具不同，只是对零件起到支捧固　原来的测量支架就要报废，不能适用于新的零件类　型，这样即提高了产品的成本，又浪费了材料，延长　了设计研制的周期。　在这里我们使用的是柔性夹具，是由一套预先　制造好的，具有各种不同结构形状、不同规格尺寸、　不同系列的标准元件和合件所组成的夹具。这套元　件都具有高精度、高硬度、高耐磨性以及配合部分的　定作用ｔ只承受零件本身韵重量，所以尤箕适合采用　柔性夹具组装。　２．车身零部件柔性化测量支架的设计过程　２．１用座标反求法计算柔性夹具备个元件的位　置　设计测量支架的关键问题之一是让零件在测量　完全互换性　利用这些元件，根据零部件的定位夹持　要求，可以很快组装起来。对一类零件完成测量任务　后，可以把其迅速拆卸重新组装成新的测量支架用　于另一类零件，这样就不髂要为每一类零件都配备　一支架的放置方使和泼零件在车身上的位置一致，也　就是说髂要在测量支架基板的三个面即ｘ、Ｙ、Ｚ面，　给出这三个面在车身座标系下的座标值以便于后续　测量工作的进行和测得的数据具有使用价值。　由于柔性夹具的元件都已经标准化、系列化了，　具有可组合性和完全互换性，而测量支架的定位元　种测量支架；当零件改型后，还可以把其拆散重新　组装以满足新的要求。如此周而复始地循环下去，直　至柔性夹具元件达到磨损极限报废为止　这样避免　胡彩旗、陈件和工件之间通常是点接触、面接触或孔接触等，通　・杰、林忠敏、陈关龙、张元胤：上海交通大学车身制造技术中心。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００２（２）总１５０轻型汽车技术　技术纵横　２７　过工件上已知座标值的特征点即定位点、定位面或　定位孔等，根据与之接触的测量支架定位元件的尺　寸，可以反求出测量支架上任意特征点或特征面的　车身座标值，也可以给出基板上三个面即ｘ、Ｙ、ｚ面　的数值，这样在后续的测量工作中，先依据基板上三　个面即ｘ、Ｙ、ｚ面建立座标系，然后根据其座标值值　平移到车身座标系中。就可以在车身座标系下对工　件进行测量　每一个定位夹持点，采用一定的元件组装起来共同　完成这一功能，形成一个模块，一般由基础元件、支　撑元件、定位元件、夹紧元件、调整元件等组成，一个　模块内部各个元件之间有一定的装配关系，模块与　模块之间也有一定的装配关系，一个模块完成定位　夹持一个定位点的功能，所有的模块组装起来共同　完成定位夹持一个零件的功能，如图２所示。　０　图ｌ　如图１所示，设车身座标系为Ｏ（ｘ，ｙ，。），工件　上的一个特征点Ｐ的座标为　，Ｙ，　），测量支架上　该点的支撑元件曲高度为ｈ，该点到测量支架一边　的距离为ａ，到另一边的距离为ｂ。那么在车身座标　系中测量支架基板上平面即ｚ面的ｚ值为；ｚ＝ｚ—　ｈ。　侧面１即ｘ面的ｘ值为　Ｘ＝ｘ－－ａ　侧面２即Ｙ面的Ｙ值为　Ｙ＝ｙ—ｂ　这样在车身座标系中测量支架基板上三个平面　的座标值就知道了。测量工件时首先建立座标系，该　座拆系的原点在车身座标系中的座标为（ｘ～ａ，Ｙ—　ｂ，ｚ—ｈ），与车身座标系是平行的，没有旋转，所以只　需平移即可转换到车身座标系中。依据同样方法可　以求出测量支架的所有元件的点、面、圆心等特征点　在车身座标系中的座标，并以此布置柔性夹具的元　件。　图２　这种层次化、模块化的设计方法便于查找错误、　便于修改、思路清晰。　２．２．２虚拟检测　必须对在ＣＡＴＩＡ环境下设计好的测量支架检　验正确合理性。　首先用软件的测量功能对测量支架进行测量检　验，检查其是否和设计的理论值相吻合。　２，２在计算机上基于ＣＡＴＩＡ平台进行模拟装　配　２．２．１模拟装配　其次用软件韵分析功能分析各个模块之间、每　个摸块内部的各个元件之间是否存在干涉和不应该　存在的间隙　最后在测量支架上放上零件，分析零件和定位　夹持元件之问是否存在干涉、间隙等。　在计算机中进行虚拟装配的过程也就是把上述　的设计思想在计算机中进行虚拟实现的过程。测量　支架夹具的功能是对每一个定位点起到支撑定位的　作用，即要支撑定位，限制其刚性运动，由于是薄板　柔性件，还要防止其柔性变形，并使其具有精确的位　置　在这里采用了层次化、摸块化的设计思想，针对　如果在上述检测的过程中发现不合理处可及时　更改，避免了在实际装配的过程中发现不合理，只好　拆散重新再来情况的发生。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２８　技术纵横　轻型汽车技术２００２（２）总１５０　２．３在实际中用柔性夹其进行装配　以上述建立的模型为指导进行车身零部件测量　身零部件测量支架的模型，检测和评价该模型的合　理性以指导我们在现实中构建真实的柔性溯量支　架。　支架的装配。装配起来的夹具误差积累是不可避免　的，保证每一个定位点都具有三个方向的可调整性，　以抵消装配积累误差的影响，是至关重要的　这就需　要在每一个模块中，装定位元件之前一定要装调整　元件。　同时柔性夹具的使用降低了产品的成本，节约　了材料，减少了人力、物力、财力的浪费，充分体现了　柔性化设计的优点，而借助于计算机这一有利的工　３．小　结　借助计算机辅助设计，根据零部件定位点的理　具，大大地缩短了设计研制的周期。为企业加速车型　的改型换代提供了强有力的工具，使企业能对市场　信息做出迅速反应，井给企业创造了明显的经济效　益。　论值，首先在计算机中基于ＣＡＴＩＡ平台建立起车　福特和微视合作生产显示装置　福特汽车公司和微视有瞩公　后，驾驶员甚至可以不用转头就　可以看见信息。　通用的系统可以显示汽车速　司正在联合开发一种视像系统。　和用这种视像系统驾驶员不用观　看眼前的仪表盘就可知道他所需　要了解的信息。　度和无线电拨号信息。目前他们　也在开发一种透明地图。一位负　责新产品开发的工程师说，“我们　的风窗玻璃影像显示系统并不意　这种系统还可以提醒驾驶员　注意和发现夜间在蹈上出现的障　碍物，如穿过道蹈的人和动物等。　而通用使用的风窗玻璃影像显亓千　系统可以将数据投影到风窗玻璃　位于华盛顿的微视有限公司　正在研究开发一种能够产生透明　影像的投影显亓彳系统。该显示系　味着让驾驶员去凝视那张展开的　地图，通用的计划是将所需的影　像聚焦在一个特定的范围内”。　一上，但驾驶员必须将这些数据定　位才可以看到它们。　２００１年５月份，微视称已经　统可以将驾驶仪表板上的信息转　化到驾驶员的视野之中。　与现在已装备到通用汽车公　司的几种车型上的风窗玻璃影像　直向军队提供技术的微视　有限公司发善人说，他们的装置　体积小得可以装到微型话筒里，　这样的装置可以实现信息袖珍　化。　（泽比）　和福特签定了一项联台开发该系　统的协议，协议条款对外保密。　显亓彳系统的最大不同在于，使用　这种福特一微视系统的驾驶员佩　带一顶头盔装置。佩带头盔装置　福特发言人说：“这种系统只　是我们正在研究开发的汽车长期　性应用项目之一。”　马自达将批量生产转子发动机赛车　ｌ９９１年，日本马自达汽车公　这种新型跑车被命名为　马自达定于２００３年批置投　产这种赛车，并在当年１０月２４　司曾以其７８７Ｂ型赛车赢得了法　国勒芒２４小时竞赛的胜和，从而　成为日本首家赢得这一著名赛事　胜利的汽车公司。　Ｒｘ一８型，与７８７Ｂ型车一样也　装用汪克尔（即转子）发动机，车　身与普通双门跑车也有所不同，　为４门式。　日开幕的东束雷际汽车博览会上　正式展出　（程平）