淺談將車身三維坐標(biāo)系引入到雨刮總成檢具的設(shè)計(jì)與檢測中

謝瑞麗

貴陽萬江航空機(jī)電有限公司

淺談將車身三維坐標(biāo)系引入到雨刮總成檢具的設(shè)計(jì)與檢測中

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本文主要講述雨刮傳動總成檢具在設(shè)計(jì)、制造、檢測、用同一基準(zhǔn)，即引入雨刮在車身裝配環(huán)境中的三維坐標(biāo)系作為總成檢具的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，減少檢具在設(shè)計(jì)、制造、檢測由于基準(zhǔn)不統(tǒng)一而產(chǎn)生的誤差，并對檢具的加工方法進(jìn)行了工藝改進(jìn)，縮短了檢具制造、驗(yàn)收周期，提高了檢具精度，保證產(chǎn)品驗(yàn)收質(zhì)量。

車身三維坐標(biāo)系；雨刮傳動總成；總成檢具

一、引言

雨刮傳動總成檢具是一種綜合檢具，用于檢測雨刮傳動總成的裝車安裝位置及輸出軸角度是否滿足產(chǎn)品功能圖中對雨刮安裝尺寸上的要求。傳動總成檢具設(shè)計(jì)通常按以下幾個步驟進(jìn)行：

1、首先檢具設(shè)計(jì)者充分理解產(chǎn)品功能圖中的對產(chǎn)品有哪些具體的要求？分清楚主定位、次定位，及檢測要素。

2、檢具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品自身的結(jié)構(gòu)特性及操作者使用檢具時(shí)可操作性進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：（1）支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（2）定位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（3）夾緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（4）檢測結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3、基準(zhǔn)的確定。主要考慮基準(zhǔn)的可重復(fù)性和一致性。

——基準(zhǔn)的可重復(fù)性

（1）基準(zhǔn)特征自身必須在制造過程中保持尺寸穩(wěn)定。

（2）基準(zhǔn)特征必須具有可重復(fù)性，不會因裝配而產(chǎn)生變化。

（3）基準(zhǔn)對各種偏差不明感

——基準(zhǔn)的一致性

建立的基準(zhǔn)參考體系應(yīng)該在零件的設(shè)計(jì)、制造、檢測過程中共用且一致。

以計(jì)算思維為導(dǎo)向進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育建設(shè)是計(jì)算機(jī)教育發(fā)展的正確方向，隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展以及信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)依舊是教育界，特別是計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域中一個熱門話題。計(jì)算機(jī)教育改革必須融入計(jì)算思維理念，要積極進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、技巧和方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，只有這樣才能保障計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的效果。

4、根據(jù)檢具的使用環(huán)境及頻次確定檢具零件的加工材料及加工工藝方法。如：檢測用的導(dǎo)柱及與配合的導(dǎo)套，由于使用頻次高存在使用磨損，故采用T8材料，熱處理硬度：HRC50～55，以提高零件的使用壽命，保證檢具檢測精度。

二、選題理由

總成檢具目前是作為產(chǎn)品批量生產(chǎn)時(shí)驗(yàn)收雨刮的裝車位置的唯一高效的檢測裝置，其檢測精度務(wù)必要滿足產(chǎn)品功能圖的要求。然而傳統(tǒng)的檢具設(shè)計(jì)方法、加工方法及檢測方法由于基準(zhǔn)的重復(fù)性和一致性不好，使得檢具的加工周期長，調(diào)試時(shí)間長，檢測結(jié)果重復(fù)性、再現(xiàn)性差，產(chǎn)品驗(yàn)收時(shí)甚至出現(xiàn)檢具檢測產(chǎn)品的結(jié)果與三坐標(biāo)檢測結(jié)果不相符的現(xiàn)象，因此而導(dǎo)致檢具返修至檢具認(rèn)可，檢具繼續(xù)返修，檢具認(rèn)可這樣的反復(fù)時(shí)有發(fā)生，周期延長，做了很多無效的工作，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品開發(fā)或生產(chǎn)的進(jìn)度。故為確?？偝蓹z具的精度、檢具重復(fù)性和再現(xiàn)性，務(wù)必尋找一套行之有效的總成檢具設(shè)計(jì)方法、加工方法、檢測方法是迫在眉睫的。

三、用5M1E方法對設(shè)計(jì)、加工、檢測過程進(jìn)行分析

回想我公司某款同步開發(fā)的雨刮傳動總成在產(chǎn)品認(rèn)可時(shí)，主車廠對我公司提供的產(chǎn)品功能圖提出質(zhì)疑，沒有按照六個自由度進(jìn)行完全約束，要求按照車身坐標(biāo)系的坐標(biāo)對傳動總成進(jìn)行標(biāo)注及檢測，保證雨刮傳動總成的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)原點(diǎn)即車身坐標(biāo)系原點(diǎn)，同時(shí)要求我廠設(shè)計(jì)制造的總成檢具務(wù)必保證產(chǎn)品的功能圖尺寸要求。為什么車身坐標(biāo)系不引入到總成檢具的設(shè)計(jì)中呢？將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與總成檢具的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，在總成檢具的結(jié)構(gòu)中構(gòu)建一個車身坐標(biāo)系，作為加工與檢測的基準(zhǔn)。這個思路理論上完全可行，但是否就可以減少基準(zhǔn)不統(tǒng)一而產(chǎn)生的誤差呢？基準(zhǔn)統(tǒng)一后用什么樣的檢測方法才是最穩(wěn)定可靠？等等一系列的想法都需要實(shí)踐來證明。

四、改進(jìn)方案的實(shí)施

1、設(shè)計(jì)方案

（1）設(shè)計(jì)不在同一直線上的三個點(diǎn)作為基準(zhǔn)球心，構(gòu)建三維直角坐標(biāo)系。球的圓度不大于0.01，表面粗糙度要求為Ra0.8，三個球的位置布局應(yīng)該合理，不能影響到總成檢具在CNC，和FP3的加工，不能影響檢測效率，同時(shí)要求便于三坐標(biāo)檢測。

（2）主定位銷，次定位銷、插銷、檢規(guī)的尺寸均是通過功能圖尺寸公差計(jì)算而確定。

（3）根據(jù)使用頻次及方法，確定各零件的材料及熱處理硬度要求。如，導(dǎo)柱，導(dǎo)套、各定位銷、插銷、鑲套需要有一定的耐磨能力，故采用的是T8材料，熱處理HRC50～55，其余零件則采用45#鋼材。

3、檢測方案：三坐標(biāo)檢測方法，以三個球心為基準(zhǔn)點(diǎn)，建立車身坐標(biāo)系，檢測所有檢測要素。將理論值與實(shí)際檢測值進(jìn)行對比分析，如果差值是允許范圍內(nèi)的就判定為合格產(chǎn)品，如果差值超出了規(guī)定的公差值，則被判定為不合格產(chǎn)品。通過實(shí)踐，該檢測方法重復(fù)性，再現(xiàn)性，穩(wěn)定性比傳統(tǒng)檢測方法穩(wěn)定，準(zhǔn)確。然而直接使用車身坐標(biāo)系檢測不便于技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場直接的分析與判斷偏差的方向，故建立了與車身坐標(biāo)系相關(guān)的檢測坐標(biāo)系。兩種坐標(biāo)系誤差不大，平均偏差在0.03，完全可以滿足檢具精度要求。

4、驗(yàn)收檢具

以極差法對檢具進(jìn)行判定，兩個極限樣件的數(shù)據(jù)如下：

尺寸1 # 2#備注466.2± 0.4 466.5 466.3合格249.7± 0.5 250.1 249.2合格240.2± 0.5 240.7 239.8合格79.6°±1° 78.6 80.5合格92.9°±1° 91.9 93.7合格狀態(tài)擺軸向外偏擺軸向內(nèi)偏合格

從數(shù)據(jù)分析，兩個極限樣件尺寸完全與檢具檢測結(jié)果相符。檢具一次通過了認(rèn)可。

五、改進(jìn)后效果

該改進(jìn)后的總成檢具投入生產(chǎn)使用后效果良好，滿足使用要求。

六、結(jié)束語

1、成果找到了一種合理設(shè)計(jì)、加工、檢測總成檢具的方法，縮短了整個檢具設(shè)計(jì)到認(rèn)可的周期，取消了調(diào)試工序，并提高了檢具的精度，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

2、對三坐標(biāo)檢測的認(rèn)識通過多次的試驗(yàn)證明只有檢測使用的基準(zhǔn)尺寸穩(wěn)定，且具有較高的精度，重復(fù)性好，檢測結(jié)果才能真實(shí)有效。

3、后續(xù)應(yīng)用探討該方法特別適用于支撐柱與底座平面不是平行平面類的檢具，如我廠生產(chǎn)的前雨刮傳動總成檢具，管鉚部件檢具、后刮電機(jī)安裝位置檢具。