多關(guān)節(jié)三坐標(biāo)測量儀在焊接夾具精度控制中應(yīng)用

1、多關(guān)節(jié)三坐標(biāo)測量儀在焊接夾具精度控制中應(yīng)用摘要：影響車身裝焊精度的因素有很多，其中焊接夾具的 穩(wěn)定性是最重要的因素，因而夾具精度測量是保證焊接夾具 的使用穩(wěn)定性的最主要途徑。近年來，多關(guān)節(jié)三坐標(biāo)的應(yīng)用 大大提高了夾具精度測量的效率和準(zhǔn)確度，成為維護夾具精 度、改善車身幾何精度的重要手段。關(guān)鍵詞：車身制造質(zhì)量精度 焊接夾具三坐標(biāo)測量儀1、前言：汽車制造四大工藝中，焊裝尤其重要。在白車身的加工 制造中，焊接夾具是白車身所有零部件總成的平臺，是確保 轎車車身焊接總成幾何尺寸精度的重要工裝，其精度對在其 上焊接的車身殼體幾何精度有很大的影響。夾具精度測量作 為維護夾具精度、改善車身幾何精度的重要手段，

2、是保證夾 具精度的重要保障。夾具精度測量技術(shù)近幾年有了很大的發(fā) 展，東風(fēng)本田汽車有限公司所采用的是多關(guān)節(jié)三坐標(biāo)測量技 術(shù)，改變了測量效率低、準(zhǔn)確度誤差大的局面。本文從測量 設(shè)備、測量軟件、測量技術(shù)等方面介紹該技術(shù)在工作中的應(yīng) 用。2、車身焊接精度控制思路 汽車生產(chǎn)是大批量的生產(chǎn)，裝焊質(zhì)量的高低直接影響到 整車的外觀質(zhì)量和性能、工廠的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。汽車裝焊 誤差產(chǎn)生的原因有很多，涉及到產(chǎn)品設(shè)計、焊接夾具、零件、 焊接變形和操作過程變形等多個方面。車身制造過程中的主 要偏差源在裝配過程中耦合、傳播和積累形成車身綜合誤 差，如圖lo從圖示可以看出，影響車身焊接精度主要有三 個方面。第一、控制沖壓件

3、尺寸誤差；第二、保證焊接夾具 設(shè)計合理、使用穩(wěn)定；第三、避免焊接變形和規(guī)范操作。在 產(chǎn)品設(shè)計完成后，焊接夾具是保證車身裝焊精度的最重要的 因素，在焊接夾具設(shè)計合理的前提下，保證焊接夾具的使用 穩(wěn)定性則至關(guān)重要。3、焊接夾具精度控制在日常工作中，如果出現(xiàn)夾具定位元件位置發(fā)生偏移、 定位元件磨損和夾鉗夾緊力不夠等現(xiàn)象，將導(dǎo)致零件扭曲變 形，引起定位偏差，造成零件間隙位置的變動，最終將導(dǎo)致 裝配尺寸誤差加大和構(gòu)件受力狀態(tài)的惡化，直接影響到白車 身的精度、質(zhì)量和安全性?？梢姳ＷC焊接夾具精度是減少白 車身形狀尺寸偏差，提高車身制造精度的一個重要的前提。對焊接夾具的精度控制主要考慮定位元件（定位銷、定 位

4、面）的精度，定位元件是夾具中最主要的組成元件，它保 證著被裝配零部件在夾具中的位置，從而保證了被裝配的所 有零件相互位置的技術(shù)要求，有時還直接決定焊接結(jié)構(gòu)的外 形。定位元件的精度直接影響著工件的精度，因此，保證定 位元件的精度具有十分重要的意義。在日常工作中，保證夾 具定位元件的精度的方法主要是定位元件形狀精度檢測和 定位元件位置精度檢測，同時運用回歸分析，定期更換或調(diào) 整。（1）定位元件形狀精度檢測的檢測方法是運用游標(biāo)卡尺 和千分尺對定位元件進行測量，進而判定定位元件能否繼續(xù) 使用。（2）定位元件位置精度檢測。夾具在使用過程中， 定位元件還會發(fā)生偏移，汽車焊裝夾具定位元件的位置精度 要求很高

5、，定位元件的位置精度變化用肉眼和普通測量工具 難以檢測，必須借助多關(guān)節(jié)三坐標(biāo)進行檢測。但是在實際制造過程中，測量整套焊接夾具定位元件位 置精度需要的周期較長，而夾具的使用又是非常頻繁，定位 元件的位置失效隨時可能會發(fā)生，為防止可能會發(fā)生的失效 造成大批量的車身精度偏差嚴(yán)重后果，焊接夾具的管理中除 了定期測量外，還釆用逆向管理方法，對車身精度進行在線 重點部位全數(shù)檢測和離線定期整車檢測，根據(jù)檢測的車身精 度的數(shù)據(jù)分析，反過來管理夾具的精度。4、vectoron測量技術(shù)的應(yīng)用科內(nèi)所用的vectoron多關(guān)節(jié)臂式三坐標(biāo)測量機（以下 簡稱vectoron）是便攜式三坐標(biāo)測量機，如圖2,它為麻煩 的現(xiàn)場

6、測量提供了一條便利的途徑，具有高精度、高速度、 很好的柔性、很強的數(shù)據(jù)處理和適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境的能力，在服 務(wù)現(xiàn)場的前提下，能可靠、高效的滿足復(fù)雜多變的生產(chǎn)需求 尤其是豐富的、不斷擴展的軟件功能，這一切使其在車身質(zhì) 量控制中發(fā)揮了愈來愈大的作用。vectoron的測頭安置非常 靈活，和其它光學(xué)測量系統(tǒng)比較，它不需要測點的通視條件, 因此在一些測點通視條件較差的情況下（隱藏點），非常有 效，例如汽車車身內(nèi)點的測量等。由于具備了這些特點， vectoron足以勝任夾具精度的測量，也可用于部品的測量與 掃描，還用于沖壓車間中檢具的掃描和測量。用于生產(chǎn)過程 中檢測的三坐標(biāo)測量系統(tǒng)事實上已成為工藝過程的一個組

7、 成部分。vectoron的價值得到了充分的體現(xiàn)。下面是vectoron多關(guān)節(jié)臂式三坐標(biāo)測量機的一些特點, 以及在公司的應(yīng)用。4. 1工作原理vectoron能夠測量夾具的空間坐標(biāo)值，將此坐標(biāo)值與夾 具的理論值進行比較，得出夾具的三維空間坐標(biāo)的偏差，利 用這些偏差值就可以分析、調(diào)整夾具，以達到提高車身幾何 尺寸的目的。便攜式三坐標(biāo)測量機的基本原理是利用測量機 探針獲取夾具定位元件坐標(biāo)值，經(jīng)過計算機的運算和處理， 反映被測夾具的真實形狀和數(shù)值。vectoron還具有如下幾個特點：一，可從測定位置的任 意方向自由、輕巧、迅速地進行探測；二，內(nèi)置可以適用所 有工件的自由安裝功能，無需機械性的定芯作業(yè)

8、；三，利用 大型圖標(biāo)菜單的對話形式操作，操作簡單方便，可以避免誤 操作；四，即使在測定過程中，也可選擇、更換符合目的的 探頭；五，通過安裝非接觸傳感器，可以在無防暈光噴霧的 狀態(tài)下對工件表面進行掃描，獲取數(shù)據(jù)點云。這五個特點使 得vectoron成為關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量機中的佼佼者。4. 2軟件vectoron使用1讓ellajack軟件，它 適用于 windows2000/windowsxp操作系統(tǒng)，用于測量和檢查幾何形 狀零件（有數(shù)?；驘o數(shù)模零件），其優(yōu)越之處在于在接觸測 定功能的基礎(chǔ)上，還具有利用cad數(shù)據(jù)進行誤差解析功能的 非接觸測定軟件，可以利用cad數(shù)據(jù)對測定數(shù)據(jù)與cad數(shù)據(jù) 的位置偏差

9、量進行矢量、彩色映像、文本顯示。這使得 vectoron大量的應(yīng)用于新夾具導(dǎo)入的工作中。4.3vectoron測量技術(shù)的應(yīng)用1關(guān)于初始化確認(rèn)多關(guān)節(jié)的各轉(zhuǎn)動部分的解碼器是否在正常工作狀 態(tài)。確認(rèn)多關(guān)節(jié)所建立的機械坐標(biāo)是否在0位置，如圖3, 這是保證三坐標(biāo)的硬件良好。2關(guān)于多關(guān)節(jié)的測定多關(guān)節(jié)對被測物進行測量，需要對希望測量處以外的地 方取一點進行補正，這一點叫做空點。這是因為使用球形 測頭進行測量時，被測物和cad數(shù)據(jù)的有偏離方向，球的 中心才是測量的真正位置，所以要對球的半徑補正方向取一 空點。3坐標(biāo)系的生成在精確的測量工作中，正確地建立坐標(biāo)系與具有精確的 測量機、校驗好的測頭一樣重要，根據(jù)測量

10、條件的不同，和 誤差要求的不同，坐標(biāo)系的生成方法可以分為兩大類：面軸 原點設(shè)定和3點做成，為使誤差達到誤差范圍以內(nèi)，可能需 要重復(fù)幾次才能生成合適的坐標(biāo)系。4在使用過程中要注意應(yīng)注意的問題：1vect0r0n測量設(shè)備測量臂的編碼器部分是最容易受損 的地方，測量設(shè)備精度下降大多和編碼器受到強烈的震動有 關(guān)系。2測量過程中，輕拿輕放，特別注意測量臂撞到夾具3測量軟件初始化的過程中，要慢慢轉(zhuǎn)動測量臂，小心 的轉(zhuǎn)動各個軸。4多關(guān)節(jié)在極限姿勢時，會發(fā)出低聲的警告音，這種情 況下請轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)臂調(diào)整多關(guān)節(jié)的位置。警告音發(fā)出時不能進 行測量。5坐標(biāo)系建立時極性的判斷極性設(shè)定車身坐標(biāo)系采用右手定則來定義坐標(biāo)系，食

11、指代表t軸、 中指代表b軸、大拇指代表h軸，如圖7, t、b、h三個軸 所垂直的面相應(yīng)為t、b. h面，三個面也相互垂直，滿足右 手定則，依據(jù)向量代數(shù)和空間幾何的知識，可以運用右手定 則，根據(jù)所需基準(zhǔn)軸的正方向，確定生成基準(zhǔn)軸的兩個面的 運算生成基準(zhǔn)軸時，先選哪個面、后選哪個面，因為兩個面 的x乘運算中，順序不同，得到的基準(zhǔn)軸的方向是相反的。極性錯誤的調(diào)整方法a. 調(diào)整基準(zhǔn)面，然后檢查極性，若錯誤，再調(diào)整基準(zhǔn)軸。b. 調(diào)整基準(zhǔn)軸這樣就可以減少不必要的工時損耗，提高工作效率，縮 短夾具精度的檢測時間，更好地保證夾具精度。5、結(jié)束語在產(chǎn)品設(shè)計完成后，焊接夾具是保證車身裝焊精度的最 重要的因素。對焊

12、接夾具的定位銷、定位面的定期檢測、更 換或調(diào)整，可以保證焊接夾具的精度，從而保證整車車身的 精度?？傊?，夾具精度測量是維護夾具精度、改善車身幾何 精度的重要手段。車身是汽車的重要組成部分，車身焊接精度決定整車裝 配效果和性能，并直接關(guān)系汽車產(chǎn)品的市場競爭力。近幾年, 我國汽車工業(yè)近發(fā)展較快，國內(nèi)多數(shù)企業(yè)汽車廠對于車身焊 接精度控制基本按以上各方面進行，但總體上，與歐美、日 本等國家相比，我們?nèi)杂泻荛L的一段距離。希望本文介紹的 夾具測量技術(shù)及夾具精度控制的思路，能拋磚引玉、給大家 以啟發(fā)，從中可以得到借鑒，在實際的夾具精度控制中得以 應(yīng)用。參考文獻：1 林忠欽汽車車身制造質(zhì)量控制技術(shù)北京：機械工 業(yè)出版社，2005.