车身零部件尺寸测量支架智能化的研究与应用

车身零部件尺寸测量支架智能化的研究与应用

朱文华,曹向南

合众新能源汽车股份有限公司 浙江 嘉兴 314500

摘要：随着汽车行业的发展、产品更新的加快、行业竞争的加剧以及产品质量的维护，可以降低制造总成本，优化投资和生产，并将重点放在汽车行业上。开发的冲压工具包括模具、仪表和保险杠，设备开发成本高，约占汽车总成本的10%至15%，资产很高，给公司带来压力。在项目开始时，应考虑在多个平台上同时规划和开发多辆车，以最大限度地提高模块性，确保一致性，并降低降低降低车辆成本所需的成本。

关键词：车身零部件尺寸；测量支架；智能化

引言

随着我国轿车市场在国际市场的占比逐渐增加，为了应对消费者对多样化和个性化车型越来越高的要求，国内外各大汽车制造商推出新车型的节奏也随之越来越快。同时，车身尺寸测量是各个汽车企业质量控制的要点与核心竞争力，一辆车的尺寸控制水平会从漏水、功能、噪音以及外观等方面直接影响用户体验，例如，密封条与车身的间隙如果偏大，可能引起漏水，如果偏小，可能引起关闭力过大；车门铰链同轴度、门锁的偏差可能引起门关闭功能的缺陷；车身内各钣金之间的间隙过大，可能会引起焊点的失效，从而导致车辆在颠簸时产生异响等。

1GD&T制作

GD&T文件主要包含三个模块。(1)零件定位基准，根据焊缝输入的基准点文件，冲压标识定位紧固件的单个零件的基础数量和位置，并添加孔定位的主基准孔和次基准孔，以约束单个冲压零件的六个自由度。其原理是尽可能保持与焊接基点的一致性，确保冲压焊接定位的一致性，并为以后的车辆实体和冲压零件的精度一致性奠定基础，但同时也要充分考虑冲压零件的定位稳定性、容量。(2)检测项根据白车身组件的叠加关系，确定每个零件要检测的面、边和孔，并对叠加(包括包络面等)进行特殊识别和具有特殊要求的孔。

2传统测量支架的不足之处

测量支架是用于模拟装车状态的一种工装，服务于三坐标测量设备或光学检测设备等。由于测量支架主要用于产品的检测过程，因此，对其精度的要求非常高。以用于测量一台整车的测量支架为例，定位点的位置与预设位置的误差不能超过0.05mm。正因如此，传统的测量支架属于精密机械的领域，要为每种车型量身设计定制，不但制造成本高，而且设计和制造周期长。传统测量支架的不足之处具体体现如下：（1）设计和制造成本高。按照目前市场主流车型结构及检测标准统计，平均一个车型的测量支架投资费用在200～300万元左右。为了提升市场竞争力，满足广大受众多样化、个性化的需求，主机厂新车型更新迭代速度越来越快，那么检测支架的费用就成了不可忽视的重要固定成本之一。（2）存储场地大。支架单体体积较大，且需要“专架专用”，即每个待检测零件都需要一个特定的测量支架，日积月累导致我们需要大量的存储场地，据统计，一个车型全部测量支架平铺摆放至少100m2的存储空间。（3）使用效率低。传统测量支架在被测零件更换过程中耗时耗力，甚至有些大型支架需要配备行车和专用吊具才能完成更换，使用过程中支撑及夹持位置需要手动多次才能调节到位。（4）设计周期长。每个支架需根据被测零件的形状，大小以及检测方案进行专门设计，导致支架结构过于复杂，无法共用及延用。

3数字化测量支撑夹持内容

3.1支撑组件

介质套件是介质的基础。它由80mm×80mm单层截面轮廓组成。支承尺寸为1200mm×350mm×450mm。支承强度良好，长度方向可保证检测到MPV、SUV和汽车等四扇门部件，并确保支承的一致性。在构件的中心设计了四个600mmx400mm的锁定结构。闭锁式飞轮由定位销和M12mm螺纹组成，用于将支座安装在夹层板上(在三坐标测量机平台上，用于连接支座和三坐标测量器)，以确保每个安装位置相同。

3.2数字化智能柔性立柱系统

由上至下分别为：（1）精确定位模块。该模块为整个测量支撑系统的核心部件，其与被测零件直接接触，起到支撑或夹持定位作用，与支架主体部分通过快换机构进行连接，可根据被测零件定位点处特征（平面、曲面、孔等）进行快速切换。（2）调节模块。该模块为整个系统最终精度提供保障，其三方向快速高精度调整主要由伺服电机驱动滚珠丝杠完成定位模块的高精度尺寸位置调节。（3）能源及控制模块。蓄电池为整个机构提供动力，长续航的同时需要体积小，全负荷运转情况下需要至少满足一个班次的连续测量工作。控制器为整个机构的指令发送及数据处理中心，负责各个模块的高效与高精度运行。（4）初定位模块。该模块主要执行机构为万向轮机构，可根据场景选用自动模式或手动模式，特殊场景可使用手动模式，标准场景可采用自动模式，两种模式都可快速根据被测零件种类和定位坐标值完成初始定位。数字化智能柔性立柱系统的主要技术参数如图4所示，单根立柱重量在70kg以内，重量远远低于传统测量支架，同时，下部设计有万向牛角轮机构，所以操作人员无须专业吊具和行车即可轻松灵活移动到指定位置；完成初定位后，定位模块三方向的调节行程为X-100mm/Y-100mm/Z-200mm，三维系统精度为0.05mm，其调节行程和定位精度可满足当前白车身及相应大部分零件定位要求；选用的三元锂电池可提供超长待机，每周仅需进行一次充电即可满足当周使用需求；同时，本系统配备了无线控制模块，工程师远程即可实现测量支架的调整及准备工作，为未来无人化测量室奠定基础。

3.3测量支架存放货架设计

测量杆需要单独的移动工作台，适用于冲击减振、截止阀、搁板底板上16mm钢板Q235钢。集水井采用现场形式，护栏高度应为支撑单元高度的2/3，护栏以包裹形式提供；机架配置中的可热拆卸滚轮，具有两个可旋转的自动锁定轮、两个直轮、用于机架的螺栓联接、用作缓冲板上方的橡胶板以及6毫米以上的橡胶垫。

3.4调整机构

调节机构由连接支撑方向机构的x和z滑轨组件组成。滑轨的路径决定了支架的灵活活动空间。x轨道将支撑沿z方向连接到1200mm的滑动空间，并将轨道顶部的两个滑块连接到x方向上的自由活动。z型滑轨，用于在y方向上将支架连接到350毫米滑动空间，在z方向上自由滑动1个滑轨。

3.5测量支架设计

测量变换器的设计考虑到了操作人员的人机工程学、测量部件的轻松安装和拆卸、3轴和蓝光测试的可行性和易用性(即无需拆卸部件，有三轴坐标和蓝色筛选功能)。测量杆的元件会进行编号，并在画布上标示清楚的字元。托架单元配备了80x80标准铝型材。端板由厚20mm的铝箔组成，用于将支架结构和底板接头放置在支架单元上。安装支架、夹紧装置由标准零件组成。每个支架单元通过带有底板的中间板固定，要求2针+2针(对角线)，2个定位孔必须是针插槽，针(配合)配合公差满足H7/g6。

4数字化测量支架应用场景

目前，数字化智能柔性立柱系统已经应用于测量工作，并实现了预期的目标，技术参数均已达到设计要求，从测量精度和效率上来讲，相比传统测量支架工作效率提升约30%，存储场地占用面积下降约20%。通过软件使支架自动调整到指定位置，实现了数字化、柔性化、自动化，轻量化的设计初衷，降低了人员的工作强度；适用于多种车型多种零件的测量需求；通用化的支撑夹头设计使支架更换便捷迅速。

结束语

在线测量设备检测技术在先进的测量系统中具有独特的优势，这些系统准确、有效且成本低廉，是应用和推广新设备的重要技术工具。测量媒体在线检测技术的成功应用意味着测量自动化和数字化开辟了新的篇章，检验设备在标准化、灵活性、准确性、自动化和智能方面得到进一步改进，为未来的模型提供了宝贵的经验。

参考文献

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