第四节 工装（检具）

工装就是工艺装备，为了实现某种产品或工艺过程的专用装备或工具，除了通用设备以外的都是工装。它是用来保证某种产品生产的一些设施与工具。

工装分为以下几类：

1）模具：实现产品特性的工具，成型物品的工具，通过改变所成型的物理状态来实现产品外形的加工。

2）夹（卡）具：在产品制造过程中固定加工对象，使产品处于正确位置，用来施工和检测装置。

3）检具：检具是一种用来测量和评价零件几何形状及尺寸质量的专用检验设备。

4）其他：刃具、辅具、工位器具等。

检具测量系统的再现性是指由不同的测量人员，对同一套检具运用相同的测量工具，测量同一件的同一特性时获得的测量数据平均值变差。由于每位测量人员使用测量工具的使用方法不同、读数方式不同等等原因，决定了每位测量人员所得的平均值将会不同，我们可以通过比较测量人员对每个零件的测量平均值，计算它们之间的差异得到测量数据平均值变差。通常我们采取将一组测量人员得到的最大平均值减去最小平均值得到的极差来估计该检具检测系统再现性的大小。

1.检具设计、审核、验收流程（见图2-26）

1）设计输入。

2）检具设计方案的确定内容。

3）检具设计方案审核。

4）检具的结构CAD设计。

5）检具结构审核。

6）检具制造。

7）检具验收。

图2-26 检具设计、审核、验收流程

2.设计要点

（1）设计输入 全面熟悉掌握产品的特性，对输入资料要完全搞清楚。

产品的CAD数据，必须包含产品的技术要求，产品的定位基准，产品的尺寸公差及形位公差，这些必须理解。

了解客户对产品检具的需求，借鉴以往成功或失败的案例，充分了解客户检具审核和批准的流程，了解所需提供的文件。

（2）检具设计方案的确定内容（概念、方案设计）

1）确定基准面（定位面，支撑面），确定主副基准（实质就是确定零件摆放位置）。

2）确定检具检测的内容。

3）确定检具的材料。

4）标识，标牌，检具颜色涂饰。

5）编制检具式样书。

（3）检具的设计要点 汽车大型检具有着汽车零件检具的共性，也有着其自身的特点。其结构主要由底板及机架部分、定位装置、夹紧装置、测量装置、辅助装置组成。

3.底板及框架部分设计

底板和框架部分是整个检具的基础部分，虽然不是检具的工作部分，其稳定性却直接影响到整个检具的精度。因为大型件的检具比较大，在底板和机架结构设计的时候，一定要注意其刚性和所选材料的加工性与稳定性。底板一般采用铸铝材料，采用筋板结构或箱体结构。底板上应设置检具的检测和校验基准，可与汽车坐标产生关联，同时应设置起吊或搬运结构，底板上应有汽车零件坐标线，因产品本身尺寸比较大，故底板设计不能太大，否则会引起操作不便，只要能保证翻转部件不伸出底板即可，检具结构如图2-27所示。

图2-27 检具结构

4.定位装置设计

汽车零件一般是空间零件，在空间的定位对其检测的正确性与稳定性起着决定性的作用，对于刚性件或小零件，一般采用“3-2-1”的基本原则，即第一基准三点，第二基准两点，第三基准一点，通俗一点就是用数量不同的点构成面、线、点来限制空间物体的自由度。在实际的生产中是不可能存在真正的点和线，一般都是通过单位“面”来逼近“点”和“线”的，单位“面”的大小应视产品大小而定。对于大型零部件或柔性件，在检具上的摆放状态应尽量按装车状态（允许旋转90°的倍数），采用过定位的办法控制检具的稳定问题，避免柔性件的重力状态对检测结果的影响。

汽车零部件结构一般是比较复杂的空间结构件，零件在检具上定位的正确性、稳定性、可靠性，决定零部件的检测精度；一般地，对于刚性件和小型件，可以直接采用3-2-1的定位原则，而对于大型结构件、薄板件或内外饰零部件可采用过定位办法来设计定位点及支撑面。如前后保险杠、侧围外板采用过定位来保证检具定位的稳定性。

（1）定位面（第一基准） 即基准体系中的“3”，对于大型饰件来讲，因为其刚性比较差，而且重量相对较大，三点不足以构成稳定的面基准，因而其定位体系必须在“3-2-1”的基础上增加足够的定位点或辅助定位点，才能构成完整的面基准，以保证定位的可靠性，例如：前保险杠检具定位点过少，造成产品定位不稳定而误判产品。第一定位平面尽量选择重心平面，在可能的情况下，重心应落在定位面构成点组成的多边形内，以便零件稳定地与定位面接触。前保险杠，因产品比较大且刚性差，上面有20多个定位支撑特征。

（2）定位销（孔） 第二、第三基准即基准体系中的“2”和“1”，一般主定位孔（柱）采用四方位定位（孔），次定位孔（柱）采用两方位定位销（孔），两方位定位销应有防转措施。对于大型饰件，因其刚性、硬度差，而重量比较大，因而一般不采用锥形销定位，而采用直销定位，在设计时可先将其设计为孔径最大值，再根据实际产品的稳定值来修正定位销的尺寸（必须满足孔径的尺寸公差）来保证产品定位的稳定性。当然实际定位特征的形状还有可能是定位孔（柱）的变形，因而必须具体问题具体分析，结合零件的自身特点运用适当的定位形式来保证产品在检具上定位的可靠。

5.夹紧装置设计

因为检具本身的特点和为确保检测时零件在检具的唯一状态，零件放置到检具上后，应使用夹紧装置，将零点定位面和检具定位贴紧。夹紧装置要有一定的刚性，夹紧方向应沿定位面的法向，如同时夹紧两个方向时，夹紧方向尽量沿两面夹角的平分线。夹紧装置的形式和结构多种多样，但总的原则是在保证压紧零件和检具结构允许的前提下，尽量做到操作方便快速，并尽可能使用标准件。夹紧装置如图2-28所示。

6.测量装置设计

测量装置和定位装置同样都是检具的核心部位，是实现检具检测功能的重要部分。根据如何判定被检产品的公差特性，可分为定性型和定量型。定性型测量装置只判断产品的合格与否，而不能取得产品特征数值；而定量型测量装置能直接取得产品特征数值。定性测量主要是采用通止法，体积或面积比较的方法取得的，在大型零部件及饰件检具上主要是通过模拟块、截面样板、通止规、位置规和划出公差带区域的方式取得的，用于在线检测的场合有比较大的优点，具有快速判定产品的功能；定量测量主要用在产品试制的初期或有KPC检测要求的场合，在检具中主要采用百分表、斜尺或塞尺等取得。

图2-28 夹紧装置

7.辅助装置设计

1）放置装置。

2）翻转装置。

3）标牌、标识。

在检具定位、检测装置的采用和设计上，要仔细分析产品尺寸与形位公差要求，根据不同的公差特性，采取适当的检测方法进行设计。

8.设计输出

1）检具设计数模。

2）CAD二维图。

3）操作指导书。

4）根据检具的精度、零件要求输出二维图，编制工艺文件。

5）制造工艺输出。

6）检具制作工艺文件：①加工工艺流程；②工序；③毛坯；④设备；⑤装配。

9.检具精度

汽车检具应严格按照主机厂的检具标准制造，为了保证检具的稳定性和精度，必须对检具的底板或机架进行消除内应力退火时效处理。底板应保证设计的平行度、垂直度、平面度和粗糙度要求，加工时应保护好检具检测基准。对于检具材料，在强度允许的情况下尽量采用可加工树脂材料，其最大的优点就是满足使用要求的情况下减轻了检具的重量，便于修改和加工，有较好的可塑性，并且不会对非金属的汽车饰件造成伤害，而本身又不会被塑料件磨损。使用铸铝时要注意毛坯的浇铸质量。考虑到汽车件本身的特性，建议采用加工性能好一点的不锈钢制作定位和位置检测的部件，不会生锈弄脏汽车车身饰件本身。非工作部分的结构尽量采用铝材，有利于做好检具的防护和保养。

10.检具审核要点

1）熟悉检具产品图。

2）方案审核。

3）结构审核，与设计内容一致。

11.检具验收要点

1）三坐标CMM检测，应严格按照主机厂的公差标准及检具设计图样要求，对检具的定位基准面、基准孔和基准销进行三坐标检测，保证产品定位后相对于检具的位置正确性。对检具的检验孔、型面、轮廓面、检验样板、数据采集装置等进行三坐标检测，保证检具的精度。针对各项精度检测，提交符合格式要求的测量结果报告。

2）在检具制造过程中应注意一些细节问题，如检测销绳子长度应控制好，备件和可移动部件是否有存放的位置，滑动配合部件应灵活而无间隙，检具本体树脂上部分应无油污，还应注意铭牌、油漆及其他一些外观问题。

3）检测系统的可靠性对产品的检测有着至关重要的作用，检具作为测量系统的一部分，自然其重复性和再现性（R&R）也是检具检测验收的一个重要方面，主要是采用均值和极差法进行。