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摘要：分析了汽车前保总成检具对保险杠的的定位方式与检测方式，重点探讨常规的检具设计方案面对不断提升的产品要求所显露的局限，并探讨相关问题的解决方案，提供了一种实用的保险杠总成检具设计思路。
关键词：前保险杠；自由度；定位；夹紧装置
引言：保险杠既是汽车重要的安全防护装置，也是构成装饰外形的重要组成部件。保险杠的性能要求，跟随汽车工业的发展在不断提高；保险杠的结构，也跟随着不断提升的造型要求而变得愈发复杂化。复杂的结构匹配关系也导致尺寸控制难度上升，生产工艺复杂化，导致产品不良率提高。检具作为供应商在生产过程中控制产品尺寸的工具，在产品试制以及量产过程中是最有保证的检测手段。面对保险杠的发展趋势，有必要去形成更完善的检具设计思路，以满足更高的产品要求。
1、保险杠系统及检具发展趋势概述
1.1 保险杠系统结构与发展趋势
保险杠系统经典结构，如图1前保险杠系统、图2后保险杠系统所示。由于主机厂车型的造型配置有所差异，保险杠系统的组成零部件会略有改变。
一方面，随着汽车工业技术的不断发展，各国对行人保护法规的不断完善，对保险杠的结构以及性能提出了更加严格的要求。另一方面，主机厂对匹配间隙的要求愈发严格，同时新的造型理念也正不断体现于保险杠设计，为满足越来越丰富的造型要求，保险杠的结构也朝向复杂化，分体化，分色化的方向发展。面对复杂化的保险杠系统结构，在设计开发和量产过程中，如何更加直观的评价保险杠系统的整体尺寸效果，如何有效校检零部件的尺寸与匹配问题，对保险杠检具的设计方案提出更高的要求。
1.2 国内外先进检测手段的发展
Cubing，也称作车身主检具，作为外形件监测工具，是近几年兴起的外形件监测工具，已被各大主机厂投入应用。Cubing的主体结构为模块化铝合金框架，按照整车冻结数据按1:1比例设计。作为高度模块化检具，既可以实现单件在标准车身模拟块下的测量，同时也能满足白车身、塑料件及周边零件固定在同一基准下进行匹配，实现了零部件与检测模块之间的任意互换测量。作为标准化车身模型，可以在匹配中直接反映出实际装车的效果，校正零部件制造偏差超差问题。通过cubing，使得数字样车和量产车以及各零件能在同一基准下进行匹配比对，有效的保证一致性。
1.3 检具设计的局限以及优化方向
供应商一端生产使用的检具，需要面对大批量生产的产品，在设计原则上除了考虑保证最大的重复性和再现性之外，还需要保证制造成本低，产品取放操作的方便性。常规的检测手段，如检测翼子板与前保配合部分，翼子板检测块模拟与保险杠配合，检测块与保险杠之间设计标准间隙为3mm，使用止通规2.5mm~3.5mm检其间隙；设计标准面差为0mm，使用公差为±0.5mm面差规检测面差。检测块的造型与翼子板的冻结数据造型是有区别的，这样就不能直接观察评价实车装配的效果。同时也需要注意保险杠与翼子板的限位并没有完整的在检具上体现，这样会导致保险杠在检具上的定位效果与实际装车定位不满足一致。常规的检具设计由于上述设计局限，不能直观的反映实际装车效果。
由于Cubing是标准化车身模型，规避了以上问题，但是由于测量的标准间隙与造型一致，各个部位的测量值的基准不同，在日常生产使用中较为繁琐；整体结构复杂，维护困难；整车cubing价格千万以上，制造成本高昂，制造周期长。
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针对常规检具方案的不足，结合Cubing设计的理念，对检具设计方案的优化主要：产品定位处检具结构模拟实车装配状态，且设计车身模拟块与检测块相互可切换的结构。
2、检具定位设计分析
前保险杠总成检具定位点的设计，应与产品工程师输入的GD&T中所标注的基准定位相对应。由于保险杠产品尺寸大，材料软，在产品设计时为了保证与周边件配合间隙受控，既要考虑有完整的XYZ定位，同时也需要设计若干个辅助定位。而这些均需要在检具上完整体现出来。如图三所示，面A1-A10处作为保险杠与水箱上下横梁配合面，定位为第一基准，定Z向；B1\B2\B3三处作为前保与水箱上横梁安装孔，定位为第二基准，定X向；C1处为前保上部与水箱横梁定位孔，为第三基准，定Y向。左右安装支架完全按照装车方式设计检具并安装，构成基准D1/D2，模拟大灯结构对前保结构的限位，构成基准E1/E2/E3/E4，模拟中部支架安装结构，构成基准F1/F2。由此，符合输入GD&T图纸要求，保证了产品在检具与在主机厂Cubing以及实际装车使用了同一定位基准。
（1）前保上端检具设计。作为前保险杠中间部位重要的定位和检测区域，合理定位才能有效检测前保与大灯Y向间隙，以及前保与上格栅的Z向间隙。图3中B1/B2/B3/C1是重要的定位控制点，其中B1/B2/B3控制X向，C1孔控制Y向，同时起Z向支撑的作用，需要保证孔的位置及尺寸,此处设计成带定位套的紧固定位销，通过螺纹锁紧。F1处模拟水箱钣金，为前保中部支架提供安装点以及定位孔，中部支架的通过十字定位销定位，以螺纹销紧固，为前保提供辅助的Z向支撑。前保与上格栅的周边间隙是保险杠重要的外观尺寸，所以设计为一体式检测块（中部合理镂空，减轻重量），如图4。使用固定座拆装式，悬臂长度160mm有一定强度，在悬臂连接一侧设计检测块定位销，通过左右旋钮紧固。为操作方便，使用2个把手连接；当检测块不工作时，可以卸下，以方便其他操作。
（2）大灯上部检具设计，由于造型复杂，靠近格栅一端是Z向反扣，使得常用的旋转臂形式无法实现，也不适用做成拆卸活动式。为取件方便，把检测块分为两部分，靠格栅部分用过推拉式导轨定位，靠近翼子板部分仍然采用旋转臂形式。不工作时，通过导轨滑动以及向后翻转，依次打开机构。大灯与保险杠由于造型原因，无明显面差，主机厂不作定义，为在匹配中清晰表现产品配合关系，在该处也设计大灯模拟块，与检测块通过定位销旋钮结构进行互换，定位孔由于与销接触需要耐磨，使用轴套。大灯上部检具见图5。
（3）翼子板、侧支架检具设计。图6所示是前保险杠、翼子板、侧支架三部分检具的布置。这部分是重要的外观表面，需要使用百分表。先设计为面差零切、间隙5mm的模拟检测块；因百分表为共用，表与模拟块相接触的部位需要耐磨，故设计使用轴套；由于空间限制，在指定部位间隙值使用间隙尺读取。为取件方便，检测块设计成旋转臂形式，不工作时可以向后翻转前保险杠固定在侧支架与翼子板之间。在内侧按照翼子板冻结数据设计翼子板模拟块，模拟实车形式实现侧支架的定位安装，以侧支架对前保险杠总成提供卡接。侧支架的定位方案通过设计1个圆孔（间隙0.05mm）及1个长圆孔（间隙 0.1mm）来实现检具的定位。同时为了模拟实际装车效果，采用与大灯模拟块同样的互换结构，设计翼子板外观模拟块。在安装样件时，前保险杠是夹在侧支架和模拟块之间，拆装方式与Cubing以及实际装车的形式一致。
（4）下侧饰板检具设计。由图7所示，此处根据GD&T定义为检测孔，因此采用GO-NOGO结构。图7所示GONOGO为通过即可，不通过说明此孔位置或尺寸不对，为不合格。
以上是保险杠总成检具的四个主要部件的设计思路。为保证重复性和再现性，材料选用底座为铸铝，大支撑座为铸铝，连接座为A3钢，定位销SKS3, 检测块为铝，需要耐磨的零件采用T10A制造。设计完后的保险杠检具示意图如图8。
4、结语：
在保险杠检具开发设计时，从建模阶段结合保险杠整体结构设计的考虑，以真实模拟实车装配效果为目标进行了设计。此保险杠检具设计实现了翼子板与大灯位置的检测块与模拟块互换功能，又实现了加工的可行性。实现在供应商车间模拟车身匹配的功能，为产品开发阶段匹配工作提供更为充实的支持，使得匹配问题可以尽早暴露并关闭，加快项目验收投产，同时也兼顾了在量产阶段快速检验产品的需求。同时也使成品率和质量稳定性得到可靠的监控，生产一致性得到很好的保证，提高了生产效率和企业利润。
参考文献：
[1]仪表板本体总成检具的设计[J]. 翟江伟. 模具技术. 2011(02)
[2]前罩板铰链检具设计[J]. 李书平,唐清春,陈富平. 工具技术. 2009(09)
[3]车身总成组合检具设计方法的研究与应用[J]. 缑彦甫,袁清华,黄重国,何伊林. 工具技术. 2007(08)
[4]汽车内外饰设计与实战[M]. 机械工业出版社 , 曹渡, 2011
[5]机械设计手册[M]. 化学工业出版社 , 成大先主编, 2004
论文作者:蓝菁华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/14
标签：保险杠论文; 检具论文; 间隙论文; 结构论文; 基准论文; 支架论文; 总成论文; 《防护工程》2018年第23期论文;