文/方銀勝，盛明軍·奇瑞汽車股份有限公司

沖焊檢具精度檢測常見問題分析及解決方案

文/方銀勝，盛明軍·奇瑞汽車股份有限公司

檢具作為測量和評價(jià)零件尺寸質(zhì)量的專用檢驗(yàn)設(shè)備，在汽車車身開發(fā)前期起著相當(dāng)重要的作用，國內(nèi)大部分汽車制造公司，都把檢具視為一種特殊計(jì)量工具來進(jìn)行精度控制，按周期進(jìn)行精度校準(zhǔn)。

方銀勝, 工裝工程師，從事工裝（模具/檢具/夾具）方面項(xiàng)目管理工作，2013年被評為奇瑞乘用車公司“10大勞動模范”，發(fā)表省級以上論文5篇，曾主控參與公司級壓合質(zhì)量提升項(xiàng)目等。

從 21世紀(jì)初開始，由于國家政策扶持和汽車市場的大量需求，造就了汽車行業(yè)發(fā)展的黃金時(shí)段，伴隨汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，專用檢測檢具和三坐標(biāo)測量設(shè)備得到迅速發(fā)展應(yīng)用，隨著汽車制造業(yè)的整體發(fā)展，檢具能夠根據(jù)有效的產(chǎn)品圖紙和CAD數(shù)據(jù)來合理地測量零件的所有參數(shù)，并可以對零件上的某些極其重要的功能性尺寸進(jìn)行數(shù)值檢測。

精度校準(zhǔn)

利用檢具的標(biāo)準(zhǔn)尺寸模型（檢具數(shù)?；虍a(chǎn)品數(shù)模）與檢具實(shí)物比對的方法進(jìn)行比較測量稱為精度校準(zhǔn)，沖焊專用檢具的校準(zhǔn)項(xiàng)目見表1。

表1 沖焊專用檢具的校準(zhǔn)項(xiàng)目

外觀

通過目視觀察外觀缺陷。

基準(zhǔn)誤差

通過測量軟件對測量基準(zhǔn)面進(jìn)行平面度和垂直度評定。

孔位誤差

將待檢檢具的數(shù)?；虍a(chǎn)品數(shù)模導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，并按照檢具銘牌上的基準(zhǔn)坐標(biāo)值建立坐標(biāo)系，根據(jù)檢具數(shù)模或產(chǎn)品數(shù)模對檢具上所有的定位孔、檢測孔進(jìn)行檢測。

型面誤差

按照檢具數(shù)?；虍a(chǎn)品數(shù)模對檢具上的所有零位支撐面進(jìn)行全部檢測，每個(gè)零位支撐面選點(diǎn)不少于2個(gè)。周期校準(zhǔn)的檢具，如檢具本體標(biāo)識測量點(diǎn)，需在測量點(diǎn)附近檢測；如檢具本體無測量點(diǎn)，則平滑面以50～100mm間距進(jìn)行抽點(diǎn)檢測；形狀復(fù)雜面以低于50mm間距抽點(diǎn)檢測，檢測點(diǎn)要能夠體現(xiàn)檢具的形狀特征。

輪廓誤差

對0mm檢測面進(jìn)行抽點(diǎn)檢測，對于周期校準(zhǔn)的檢具，如檢具本體標(biāo)注測量點(diǎn)，則在測量點(diǎn)附近抽點(diǎn)檢測；如檢具本體無測量點(diǎn)，則平滑面以50～100mm間距進(jìn)行抽點(diǎn)檢測；形狀復(fù)雜面以低于50mm間距抽點(diǎn)檢測，檢測點(diǎn)要能夠體現(xiàn)檢具的形狀特征。

測得數(shù)據(jù)與檢具數(shù)?；虍a(chǎn)品數(shù)模理論值進(jìn)行比較，根據(jù)《計(jì)量要求登記表》來給定所測項(xiàng)目的公差標(biāo)準(zhǔn)，校準(zhǔn)項(xiàng)目滿足《計(jì)量要求登記表》中的公差要求方可判為合格，反之則判為不合格。

檢具精度校準(zhǔn)常見問題診斷

將檢具周期校準(zhǔn)遇到的問題進(jìn)行歸納分析，總結(jié)出檢具檢測常見問題并提出問題解決方案。

輪廓誤差

檢具數(shù)模一般當(dāng)成資料存檔，因此檢具校準(zhǔn)大多數(shù)用產(chǎn)品數(shù)模來檢測，當(dāng)產(chǎn)品輪廓出現(xiàn)負(fù)角時(shí)，三坐標(biāo)測量軟件以料厚延長面為理論值進(jìn)行檢測，而檢具制造采用整車坐標(biāo)系（X/Y/Z軸）拉深加工，此時(shí)檢測結(jié)果就會因?yàn)槔碚摮霈F(xiàn)偏差，負(fù)角越大或距離棱邊取點(diǎn)越遠(yuǎn)，檢測結(jié)果偏差就會越大。這就是所謂的輪廓誤差，如圖1所示。

圖1 輪廓測量示意圖

當(dāng)測量發(fā)現(xiàn)輪廓存在負(fù)角時(shí)，依據(jù)整車坐標(biāo)系（X/Y/Z軸）對產(chǎn)品數(shù)模進(jìn)行軸向拉深，拉深后數(shù)模導(dǎo)入三坐標(biāo)測量軟件進(jìn)行檢測即可解決此問題。

圖2所示為對A車型發(fā)蓋內(nèi)板檢具進(jìn)行精度校準(zhǔn)輪廓超差的結(jié)果。其中，PL3_16點(diǎn)的標(biāo)稱值與測量值數(shù)據(jù)如表2所示。對PL3_16點(diǎn)進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)輪廓延長面與Z軸反向延伸面存在18.421°角，當(dāng)輪廓面延展20mm時(shí)，測得延伸測量點(diǎn)距離理論位置為6.320mm，如果按照圖2所示輪廓公差±0.500mm，可以初步得出采用產(chǎn)品數(shù)模延伸面距離輪廓20mm檢測的檢具精度值超差約為 6.320－0.500=5.820mm。

圖2 發(fā)蓋內(nèi)板輪廓部分標(biāo)定結(jié)果

表2 PL3_16點(diǎn)的標(biāo)稱值與測量值數(shù)據(jù) /mm

對輪廓存在負(fù)角的面依據(jù)整車坐標(biāo)系進(jìn)行Z向拉深20mm后同樣測得PL3_16投影點(diǎn)，結(jié)果各軸向偏差大大縮小，整體超差為0。

型面誤差

當(dāng)使用產(chǎn)品數(shù)模三坐標(biāo)標(biāo)定料厚取值錯(cuò)誤時(shí)，就會造成理論取值錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致測量整體偏差。圖3所示是型面零位支撐面的測量示意圖。

圖3 型面零位支撐面測量示意圖

圖4所示為對B車型發(fā)蓋外板檢具精度零位支撐面超差的測量結(jié)果。對圖4測量點(diǎn)PZ_17～PZ_20的測量結(jié)果進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，超差均出現(xiàn)在Z軸負(fù)向。其中，PZ_17點(diǎn)的標(biāo)稱值與測量值數(shù)據(jù)如表3所示。對PZ_17測量點(diǎn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)蓋外板料厚取0.9mm，而產(chǎn)品料厚為0.6mm，理論值存在0.3mm的偏差。設(shè)置產(chǎn)品料厚0.6mm進(jìn)行型面檢測，PZ_17點(diǎn)零位支撐面測量結(jié)果顯示X、Y、Z軸的偏差分別降為0.117mm、0.015mm、－0.25mm，而超差均為0。

表3 PZ_17點(diǎn)的理論值與測量值數(shù)據(jù) /mm

基準(zhǔn)誤差

基準(zhǔn)作為檢具精度校準(zhǔn)之基礎(chǔ)，檢具檢測的所有點(diǎn)都是參考基準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)的，因此當(dāng)檢具基準(zhǔn)存在問題時(shí)，會直接影響到檢具精度校準(zhǔn)甚至無法檢測，通常會出現(xiàn)以下幾種情況。

⑴基準(zhǔn)不統(tǒng)一。這樣測量的數(shù)據(jù)往往存在較大差異，檢測結(jié)果對比性差。

改進(jìn)措施：為了減少因基準(zhǔn)建立方法不同造成的精度檢測偏差，檢具檢測時(shí)統(tǒng)一采用“3-2-1”法建立坐標(biāo)系，保證自檢、預(yù)驗(yàn)收、終驗(yàn)收、周期性精度校準(zhǔn)方法一致。

⑵某一軸向整體偏差。當(dāng)檢測報(bào)告表現(xiàn)為絕大多數(shù)檢測輪廓、型面往一個(gè)軸向整體偏差且偏差值近似時(shí)，這時(shí)可以認(rèn)為基準(zhǔn)值存在問題。

改進(jìn)措施：將基準(zhǔn)值反方向調(diào)整一個(gè)值，調(diào)整量依據(jù)測量結(jié)果來定，這時(shí)調(diào)整后的結(jié)果會在三坐標(biāo)測量軟件中體現(xiàn)，如果超差問題消除，說明調(diào)整基準(zhǔn)值有效，這時(shí)再對銘牌基準(zhǔn)值進(jìn)行更改，就可解決此問題。

⑶當(dāng)檢具無基準(zhǔn)值或基準(zhǔn)值位置與實(shí)際位置差異很大時(shí)，利用基準(zhǔn)來標(biāo)定檢具已無法實(shí)現(xiàn)，由于擬合基準(zhǔn)比較繁雜，大部分三坐標(biāo)精度校準(zhǔn)會直接認(rèn)定檢具不合格。

改進(jìn)措施：利用產(chǎn)品數(shù)模對比檢具實(shí)物，取產(chǎn)品輪廓上已知6個(gè)點(diǎn)（3點(diǎn)確定高度方向，2點(diǎn)確認(rèn)一軸向，最后1點(diǎn)確認(rèn)另一個(gè)軸向），這時(shí)三坐標(biāo)測量軟件擬合檢具到理論狀態(tài)，可以進(jìn)行測量標(biāo)定。如圖5所示，某B車型縱梁由于時(shí)間較長檢具銘牌丟失無基準(zhǔn)值，這時(shí)利用6點(diǎn)擬合法進(jìn)行測量，需要注意的是6點(diǎn)擬合法選取的點(diǎn)，需要取型面上完好位置，且點(diǎn)位置分散。

圖5 三坐標(biāo)測量結(jié)果顯示X向整體偏差約0.02～0.23mm

檢具輪廓與產(chǎn)品圖紙不符

通常這種情況出現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)變而檢具未設(shè)變，檢具本體與產(chǎn)品差異明顯，這時(shí)只需要對檢具進(jìn)行相應(yīng)設(shè)變維修，就能解決此問題。

結(jié)束語

造成檢具測量數(shù)據(jù)偏差的原因有很多，以上只是列舉了幾種出現(xiàn)頻率較高的情況，各種因素都有可能造成檢測結(jié)果偏差，這就需要檢測人員具備一定專業(yè)技能，關(guān)注測量過程每個(gè)細(xì)節(jié)，才能高質(zhì)量的完成檢測任務(wù)，正確地反映出檢具實(shí)際精度。本文是筆者工作中經(jīng)驗(yàn)的積累，對于用三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行檢具校驗(yàn)和鑒定涉及到的誤差問題分析改進(jìn)，提供了一定的參考價(jià)值。