浅谈将车身三维坐标系引入到雨刮总成检具的设计与检测中

谢瑞丽

贵阳万江航空机电有限公司

浅谈将车身三维坐标系引入到雨刮总成检具的设计与检测中

谢瑞丽

贵阳万江航空机电有限公司

本文主要讲述雨刮传动总成检具在设计、制造、检测、用同一基准，即引入雨刮在车身装配环境中的三维坐标系作为总成检具的设计基准，减少检具在设计、制造、检测由于基准不统一而产生的误差，并对检具的加工方法进行了工艺改进，缩短了检具制造、验收周期，提高了检具精度，保证产品验收质量。

车身三维坐标系；雨刮传动总成；总成检具

一、引言

雨刮传动总成检具是一种综合检具，用于检测雨刮传动总成的装车安装位置及输出轴角度是否满足产品功能图中对雨刮安装尺寸上的要求。传动总成检具设计通常按以下几个步骤进行：

1、首先检具设计者充分理解产品功能图中的对产品有哪些具体的要求？分清楚主定位、次定位，及检测要素。

2、检具设计时应根据产品自身的结构特性及操作者使用检具时可操作性进行如下设计：（1）支撑结构设计；（2）定位结构设计；（3）夹紧结构设计；（4）检测结构设计。

3、基准的确定。主要考虑基准的可重复性和一致性。

——基准的可重复性

（1）基准特征自身必须在制造过程中保持尺寸稳定。

（2）基准特征必须具有可重复性，不会因装配而产生变化。

（3）基准对各种偏差不明感

——基准的一致性

建立的基准参考体系应该在零件的设计、制造、检测过程中共用且一致。

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4、根据检具的使用环境及频次确定检具零件的加工材料及加工工艺方法。如：检测用的导柱及与配合的导套，由于使用频次高存在使用磨损，故采用T8材料，热处理硬度：HRC50～55，以提高零件的使用寿命，保证检具检测精度。

二、选题理由

总成检具目前是作为产品批量生产时验收雨刮的装车位置的唯一高效的检测装置，其检测精度务必要满足产品功能图的要求。然而传统的检具设计方法、加工方法及检测方法由于基准的重复性和一致性不好，使得检具的加工周期长，调试时间长，检测结果重复性、再现性差，产品验收时甚至出现检具检测产品的结果与三坐标检测结果不相符的现象，因此而导致检具返修至检具认可，检具继续返修，检具认可这样的反复时有发生，周期延长，做了很多无效的工作，严重影响了产品开发或生产的进度。故为确保总成检具的精度、检具重复性和再现性，务必寻找一套行之有效的总成检具设计方法、加工方法、检测方法是迫在眉睫的。

三、用5M1E方法对设计、加工、检测过程进行分析

回想我公司某款同步开发的雨刮传动总成在产品认可时，主车厂对我公司提供的产品功能图提出质疑，没有按照六个自由度进行完全约束，要求按照车身坐标系的坐标对传动总成进行标注及检测，保证雨刮传动总成的设计基准原点即车身坐标系原点，同时要求我厂设计制造的总成检具务必保证产品的功能图尺寸要求。为什么车身坐标系不引入到总成检具的设计中呢？将产品的设计基准与总成检具的设计基准统一，在总成检具的结构中构建一个车身坐标系，作为加工与检测的基准。这个思路理论上完全可行，但是否就可以减少基准不统一而产生的误差呢？基准统一后用什么样的检测方法才是最稳定可靠？等等一系列的想法都需要实践来证明。

四、改进方案的实施

1、设计方案

（1）设计不在同一直线上的三个点作为基准球心，构建三维直角坐标系。球的圆度不大于0.01，表面粗糙度要求为Ra0.8，三个球的位置布局应该合理，不能影响到总成检具在CNC，和FP3的加工，不能影响检测效率，同时要求便于三坐标检测。

（2）主定位销，次定位销、插销、检规的尺寸均是通过功能图尺寸公差计算而确定。

（3）根据使用频次及方法，确定各零件的材料及热处理硬度要求。如，导柱，导套、各定位销、插销、镶套需要有一定的耐磨能力，故采用的是T8材料，热处理HRC50～55，其余零件则采用45#钢材。

3、检测方案：三坐标检测方法，以三个球心为基准点，建立车身坐标系，检测所有检测要素。将理论值与实际检测值进行对比分析，如果差值是允许范围内的就判定为合格产品，如果差值超出了规定的公差值，则被判定为不合格产品。通过实践，该检测方法重复性，再现性，稳定性比传统检测方法稳定，准确。然而直接使用车身坐标系检测不便于技术人员进行现场直接的分析与判断偏差的方向，故建立了与车身坐标系相关的检测坐标系。两种坐标系误差不大，平均偏差在0.03，完全可以满足检具精度要求。

4、验收检具

以极差法对检具进行判定，两个极限样件的数据如下：

尺寸1 # 2#备注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合格状态摆轴向外偏摆轴向内偏合格

从数据分析，两个极限样件尺寸完全与检具检测结果相符。检具一次通过了认可。

五、改进后效果

该改进后的总成检具投入生产使用后效果良好，满足使用要求。

六、结束语

1、成果找到了一种合理设计、加工、检测总成检具的方法，缩短了整个检具设计到认可的周期，取消了调试工序，并提高了检具的精度，保证了产品质量。

2、对三坐标检测的认识通过多次的试验证明只有检测使用的基准尺寸稳定，且具有较高的精度，重复性好，检测结果才能真实有效。

3、后续应用探讨该方法特别适用于支撑柱与底座平面不是平行平面类的检具，如我厂生产的前雨刮传动总成检具，管铆部件检具、后刮电机安装位置检具。