孫仲林，楊付四

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 510000）

引言

整車的研發(fā)和制造過程中，整車的車身骨架（業(yè)內(nèi)稱為“白車身”）通常為焊接而成，白車身焊接精度為整車品質(zhì)的重要指標(biāo)；焊接精度完全取決于“焊夾具”的定位精度[1]?！昂笂A具”是指用于白車身及其分總成焊接，保證焊件尺寸、防止焊接變形的工裝夾具。若干套“焊夾具”組成白車身焊裝線，焊裝線跨度大，從數(shù)米到數(shù)十米長，統(tǒng)一調(diào)裝保證精度難度大，但精度又極其重要。

本文以超大量程的“激光跟蹤儀”作為測量設(shè)備，利用“激光跟蹤儀”的激光遠(yuǎn)程跟蹤測量，完成“焊夾具”乃至焊裝線的調(diào)裝[2]。該“焊夾具”調(diào)裝技術(shù)具有通用性強(qiáng)、數(shù)據(jù)覆蓋全面、效率高的特點(diǎn)，調(diào)裝精度完全符合定位要求。

1 激光跟蹤儀的測量原理簡介

激光跟蹤儀是指激光跟蹤測量系統(tǒng)，通過激光動態(tài)地跟蹤空間中運(yùn)動的靶點(diǎn)（靶球或手持測頭），同時確定靶點(diǎn)的空間坐標(biāo)。激光跟蹤儀具有量程超大、測量精度高的特點(diǎn)，適合大范圍的精密測量。

以API激光跟蹤儀（型號“R-25d”）為例（見圖1），其主要性能參數(shù)如下表1所示：

圖1 激光跟蹤儀組件

表1 激光跟蹤儀參數(shù)表

2 焊夾具調(diào)裝前準(zhǔn)備

2.1 激光跟蹤儀聯(lián)機(jī)預(yù)熱

將激光跟蹤儀放置在待測量的焊夾具附近，要求既能測量覆蓋整個焊夾具，又能盡可能避開遮擋方便測量。激光跟蹤儀和其他激光設(shè)備一樣，為保證精度和穩(wěn)定性，在設(shè)備開啟后進(jìn)行適當(dāng)預(yù)熱，保證預(yù)熱在15分鐘以上；預(yù)熱完成后才可進(jìn)行測量工作。

2.2 焊夾具的預(yù)安裝

在焊夾具測量之前，先進(jìn)行夾具平臺的水平調(diào)整和夾具組件的預(yù)安裝。

2.2.1 夾具平臺的水平調(diào)整

用激光跟蹤儀自帶電子水平儀對夾具平臺進(jìn)行水平調(diào)整：

首先在夾具平臺周邊及中心均勻取點(diǎn)測量（如圖2），得出各點(diǎn)的Z向坐標(biāo)值；

圖2 夾具平臺水平調(diào)整示意圖

然后依據(jù)各點(diǎn)的Z向差值調(diào)節(jié)夾具平臺的水平調(diào)整腳，最終使各點(diǎn)Z向坐標(biāo)值均勻一致，達(dá)到設(shè)計要求（分總成焊夾具平臺水平差值≦0.05 mm；總拼≦0.2 mm）。

2.2.2 夾具組件的預(yù)安裝

夾具平臺水平調(diào)整后，對夾具組件進(jìn)行預(yù)安裝。安裝過程中對夾具的調(diào)整部位應(yīng)預(yù)留“調(diào)整墊片”（見圖 3），便于后續(xù)通過增減“調(diào)整墊片”來調(diào)整“X、Y、Z”向坐標(biāo)值。

圖3 夾具預(yù)安裝示意圖

3 焊夾具的調(diào)裝

焊夾具的調(diào)整部位是指夾具關(guān)鍵的定位銷和定位面，要經(jīng)過激光跟蹤儀的驗證測量并加以坐標(biāo)調(diào)整，才能達(dá)到設(shè)計要求，這個過程稱為“焊夾具的調(diào)裝”[3]。具體步驟如下：

3.1 建立整車坐標(biāo)系

使用夾具平臺預(yù)留的“夾具基準(zhǔn)點(diǎn)”（基準(zhǔn)孔或基準(zhǔn)銷）建立整車坐標(biāo)系（整車設(shè)計基準(zhǔn)參考坐標(biāo)系）?！皧A具基準(zhǔn)點(diǎn)”如圖4所示。

圖4 建立整車坐標(biāo)系示意圖

用激光跟蹤儀結(jié)合“靶球”或結(jié)合“手持測頭”，先逐個測量“夾具基準(zhǔn)點(diǎn)”，得出“夾具基準(zhǔn)點(diǎn)”實(shí)測坐標(biāo)值；然后可用兩種方法擬合出整車坐標(biāo)系：（1）可以依據(jù)夾具平臺上每個“夾具基準(zhǔn)點(diǎn)”對應(yīng)的坐標(biāo)刻度值和實(shí)測量坐標(biāo)值對應(yīng)擬合建立整車坐標(biāo)系；（2）也可以在夾具數(shù)模中抓取“夾具基準(zhǔn)點(diǎn)”的坐標(biāo)值和實(shí)測坐標(biāo)值對應(yīng)擬合建立整車坐標(biāo)系。

3.2 焊夾具的驗證測量和坐標(biāo)調(diào)整

整車坐標(biāo)系建立后，便可進(jìn)行夾具調(diào)整部位的驗證測量和坐標(biāo)調(diào)整[4]，以主拼焊夾具為例（見圖5），過程如下：

圖5 主拼焊夾具調(diào)裝

1）用激光跟蹤儀結(jié)合“靶球”或結(jié)合“手持測頭”，對焊夾具上所有定位孔和定位面進(jìn)行驗證測量，測出各調(diào)整部位的坐標(biāo)實(shí)測值（X、Y、Z），分別與數(shù)模理論值對比得出坐標(biāo)偏差值“△x、△y、△z”；

2）依據(jù)各調(diào)整部位的坐標(biāo)偏差值“△x、△y、△z”，以增減調(diào)整墊片的方式進(jìn)行“X、Y、Z”三方向坐標(biāo)調(diào)整；

3）對調(diào)整后的部位進(jìn)行再次測量驗證，坐標(biāo)偏差應(yīng)符合設(shè)計要求（定位孔坐標(biāo)偏差≤±0.1 mm、定位面坐標(biāo)偏差≤±0.2 mm），如果不符合要求按2）重新坐標(biāo)調(diào)整，直至符合要求。對符合要求的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

4 注意事項

利用“激光跟蹤儀”調(diào)裝焊夾具，不同于其他測量設(shè)備，需要注意如下：

1）激光跟蹤儀的測量前預(yù)熱時間，系統(tǒng)要求最少15分鐘，其實(shí)這段時間激光發(fā)射器尚未完全穩(wěn)定，要使激光發(fā)射器更加穩(wěn)定，提高測量精度，需預(yù)熱約60分鐘；

2）激光跟蹤儀在測量使用前，要定期將使用的“靶球”和“手持測頭”進(jìn)行精度校準(zhǔn)；

3）測量時在“靶球”和“手持測頭”的選取上，因“靶球”測量精度更高更穩(wěn)定，要盡可能首先選擇“靶球”測量；

4）不論使用“靶球”還是“手持測頭”進(jìn)行測量，都要輕拿輕放，保證測量精度的同時，避免意外跌落造成精度失準(zhǔn)或損壞。

5 小結(jié)

本文闡述的“激光跟蹤儀”調(diào)裝焊夾具方法，適用于現(xiàn)場焊夾具乃至焊裝線的調(diào)裝，能有效克服范圍跨度大、現(xiàn)場情況復(fù)雜的不利影響，實(shí)現(xiàn)“焊夾具”快速、全面的調(diào)裝，調(diào)裝精度完全符合定位要求。該“焊夾具”調(diào)裝技術(shù)可廣泛應(yīng)用于整車制造行業(yè)，為車身焊接制造的質(zhì)量提供了可靠的工藝保證[5]。