大型複雜曲面衝壓薄壁件的柔性檢具的製作方法

2023-10-10 19:54:34

專利名稱：大型複雜曲面衝壓薄壁件的柔性檢具的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種大型複雜曲面衝壓薄壁件的柔性檢具，適用於大型複雜曲面衝壓薄壁件檢測，特別是可以廣泛應用於汽車車身大型覆蓋件的檢測，如檢測空間複雜型面的形狀尺寸與位置尺寸，各類孔的形狀尺寸與孔芯間距，以及一些特殊成形面的構形尺寸等。
背景技術：
隨著對產品結構輕量化以及外形美觀的日趨要求，越來越多的複雜曲面衝壓薄壁件在生產中湧現，特別是在汽車行業中的衝壓覆蓋件。由於該類零件的幾何形狀較為複雜，而在焊裝時與其對應貼合件的配合精度要求較高，同時，產品上的孔徑尺寸、孔芯間距及外形尺寸均有公差限定，因此，需要一種綜合檢具以對成型後的衝壓零件進行全面的檢測。
目前，該類零件的檢測技術尚在發展中，普遍認為是一個瓶頸問題。這主要是因為有以下幾點(1)工件形狀往往較複雜、不規則，定位、支承、檢測較困難；(2)工件剛性一般較差，在檢測過程中容易因變形引起誤差；(3)除了工件的一些特徵(如孔、凸緣等)相對於鄰近坐標線的距離尺寸在圖上予以標註外，對於大部分的外形輪廓，尤其是自由曲面，並未給出尺寸數值；根據零件的結構特點，目前最常用的方法是採用專用檢具作為主要的檢測手段，以控制工序間以及最終的產品質量。雖然衝壓件檢具在大批量生產中具用一定優勢，但由於該類檢具大多形狀複雜、製作周期長、成本較高，相當一部分仍需要國外進口，有一些專用檢測只能應用在特定的一些或某一個工藝環節，由此，某些產品就需要配有一組專用的檢具，並且最致命的問題是一種檢具只能適用於某一零件或特定的加工工藝，當零件的表面特徵或外形尺寸發生變化時，很可能使原有檢具無法使用，需要重新設計開發專用檢具。

發明內容
本發明目的在於針對現有技術的不足，提供一種適用大型複雜曲面衝壓薄壁件檢測的柔性檢具，能夠靈活適應不同類型衝壓零件的檢測要求，以降低產品的製造成本和縮短生產加工周期。
為實現這樣的目的，本發明是針對大型複雜曲面衝壓薄壁件的柔性檢具，上下兩套對稱布置的架體「井」字形架體通過長腳螺杆連接，架體四邊配裝可調螺杆，寬邊方向的中心位置布有外螺紋套筒，旋入雙頭調節螺杆，而架體的長邊對應搭接若干板條，其上布置帶有可替換的模塊量具或鎖緊夾頭或定位銷的刻度支杆，在兩個架體內側平行布有兩個坐標基準板，以讀取刻度標杆對應坐標值，目測孔邊界是否落在量具標出的公差帶範圍，以及通過塞尺等方式來檢測零件的形位尺寸是否超差。
本發明的具體結構為由上下兩套對稱布置的架體組成，在兩個「井」字形架體的八個端點處開有通孔，採用帶手柄的長腳螺杆與六角螺母，貫穿通孔將上下兩個架體固定連接。在上下「井」字架體兩個寬邊方向的中心位置開有兩個方型盲孔，分別用於配裝底部帶有四方形稜體的內螺紋套筒，中部帶六邊形稜體的雙頭調節螺杆穿入上下兩個內螺紋套筒的中間。在上下「井」字架體兩個長邊方向的中部均勻對稱開有螺紋孔，孔內配裝內六角螺栓，通過內六角螺栓連接若干開有螺紋孔的板條，板條上配裝帶尺寸標註的刻度支杆，刻度支杆一端銜接外螺紋套筒，刻度支杆與外螺紋套筒之間用頂絲緊固，外螺紋套筒的外端布有蝶形手柄。刻度支杆的另一端配有可更換的模塊量具或鎖緊夾頭或定位銷。所述模塊量具與待測工件局部型面的形狀一致，用多個模塊量具具有的小曲面來代替一個完整的複雜型面上下「井」字形架體的內側布有兩個坐標基準板與架體相平行，坐標基準板的四個角處各開有一個通孔，四個可調螺杆穿過其中，坐標基準板與上架體、下架體由可調螺杆及六角螺母連接；上架體中可調螺杆的外端配有滾花手柄，下架體中可調螺杆的外端則裝有支撐腳。
本發明的工作狀態，按上下兩套部件可分為兩個步驟1、通過帶手柄的長腳螺杆、六角螺母與雙頭調節螺杆，固定上下兩個架體的相對位置，此時雙頭調節螺杆旋轉伸長可以抬高整個上架體。調整下套部件中四個帶有滾花手柄的可調螺杆，確定坐標基準板在適當位置，使得刻度支杆在有效的標註測量範圍內。隨後，按照零件需檢驗自由曲面的型值點映射換算得到數值，調整刻度支杆的高度，並配裝與局部曲面形狀一致的可更換的模塊量具，以及檢測孔的量具，在調整好量具型面的方向之後，旋緊頂絲將刻度支杆與外螺紋套筒鎖定。
2、放置工件後，調整上套部件中四個帶有滾花手柄的可調螺杆，確定坐標基準板在適當位置，使得刻度支杆在有效的標註測量範圍內。旋入帶有定位銷的兩個刻度支杆，分別插入工件的工藝孔內進行準確定位。接著選定工件上適當的加緊位置，旋轉帶有鎖緊夾頭的刻度支杆，該鎖緊夾頭帶有橡膠類物，防止工件表面損壞。最後，按照工件形狀尺寸檢驗的要求，選擇帶有適當型面模塊量具的刻度支杆，在相應位置旋進工件的上表面。
檢測同一規格的一批帶有複雜型面的薄壁零件時，對於第一個零件應用在柔性檢具中，需按照型面的形狀加工模塊量具，替換配裝在相應刻度支杆的端部，並對上下套組件進行一系列調整。當再次檢測同一規格的其他零件時，無需重新調整上下套組件，只需旋轉雙頭調節螺杆使其伸長，由於內螺紋套筒底部作有四邊形稜體，與上下架體架體的方型盲孔配裝，可以阻止內螺紋套筒旋轉，從而抬高整個上架體，以抬高整個上架體，取出和更換工件，再重新反向旋轉雙頭調節螺杆降下整個上架體，操作簡易靈活。
與傳統的專用檢具相比較，本發明最大的優勢在於當薄壁工件的複雜型面或結構有變化時，裝置本身無需作變動，只要替換配裝相適應的模塊量具即可，具有很大的柔性；通過雙頭調節螺杆方便更換工件，快速定位裝夾工件，可以快速完成檢測，同時保證檢測具有很好的精度一致性。本發明裝置具有操作簡便，通用性好，工藝柔性好的特點，對形狀各異的薄壁工件具有更大的靈活性，避免了多次裝夾引入的設置誤差，縮短加工時間，從而提高加工質量，很好地滿足薄壁零件在生產中的工藝需求。
本發明適用於檢測大型複雜曲面衝壓薄壁件，如空間型面的形狀尺寸與位置尺寸，各類孔的形狀尺寸與孔芯間距，以及一些特殊成形面的構形尺寸等。


圖1本發明結構示意圖。
圖1中，1為長腳螺杆、2為手柄、3為六角螺母、4為內六角螺栓、5為蝶形手柄、6為外螺紋套筒、7為刻度支杆、8為板條、9為頂絲、10為滾花手柄、11為螺杆、12為上架體、13為鎖緊夾頭、14為定位銷、15為衝壓薄壁工件、16為模塊量具、17為雙頭調節螺杆、18為坐標基準板、19為六角螺母、20為內螺紋套筒、21為下架體、22為支撐腳。
圖2為圖1中A-A投影示意圖。
圖2中，1為長腳螺杆、2為手柄、3為六角螺母、4為內六角螺栓、5為蝶形手柄、6為外螺紋套筒、7為刻度支杆、8為板條、9為頂絲、10為滾花手柄、11為螺杆、12為上架體、20為內螺紋套筒。
圖3圖1中B-B三維投影示意圖。
圖3中，17為雙頭調節螺杆、20為內螺紋套筒。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明由上下兩套對稱布置的架體組成，最上端與最下端是兩個「井」字形的架體，即上架體12與下架體21，在兩個架體的八個端點處開有通孔，採用帶手柄2的長腳螺杆1貫穿通孔用六角螺母3將上架體12與下架體21固定連接。在上下「井」字架體兩個寬邊方向的中心位置開有兩個方型盲孔，分別用於配裝底部帶有四方形稜體的內螺紋套筒20，中部帶六邊形稜體的雙頭調節螺杆17穿入上下兩個內螺紋套筒20中間；在上架體12與下架體21兩個長邊方向的中部均勻對稱開有螺紋孔，孔內配裝內六角螺栓4，用於連接若干開有螺紋孔的板條8，板條8上配裝帶尺寸標註的刻度支杆7，刻度支杆7一端銜接外螺紋套筒6，刻度支杆7與外螺紋套筒6之間用頂絲9緊固，外螺紋套筒6外端布有蝶形手柄5。每個刻度支杆7的另一端配裝可替換的模塊量具16或者鎖緊夾頭13或者定位銷14。模塊量具16與待測工件局部型面的形狀一致，用多個模塊量具16具有的小曲面來代替一個完整的複雜型面「井」字形上架體12與下架體21的內側平行布有兩個坐標基準板18，坐標基準板18的四個角處各開有一個通孔，四個可調螺杆11穿過其中。坐標基準板18兩端採用可調螺杆11及六角螺母19與架體連接。上架體12中可調螺杆11的外端配有滾花手柄10，而下架體21中可調螺杆11的外端則裝有支撐腳22。
在檢具的中間放有一個具有複雜型面的衝壓薄壁工件15作為事例參照。
圖2所示為圖1中A-A投影示意圖，上架體12的在「井」字形的八個端點處開有通孔，配裝帶手柄2的長腳螺杆1與六角螺母3。上架體12兩個寬邊方向的中心位置開有兩個方型盲孔，分別用於配裝底部帶有四方形稜體的內螺紋套筒20，而在兩個長邊方向的中部均勻對稱開有螺紋孔，孔內配裝內六角螺栓4，連接若干開有螺紋孔的板條8，板條8上配裝帶尺寸標註的刻度支杆7，刻度支杆7外側套裝帶有外螺紋的套筒6，刻度支杆7與套筒6之間用頂絲9緊固，套筒6的外端布有蝶形手柄5。上架體12中，與坐標基準板18相連的可調螺杆11外端配有滾花手柄10。
圖3圖1中B-B三維投影示意圖。如圖3所示，內螺紋套筒20底部帶有四方形稜體，對應位置上的兩個內螺紋套筒20被旋入一個雙頭調節螺杆17，雙頭調節螺杆17的中部作有六邊形稜體，以傳遞手動操作的旋轉扭矩。
本發明的工作狀態，按上下兩套部件可分為兩個步驟1、通過帶手柄2的長腳螺杆1、六角螺母3與雙頭調節螺杆17，固定上架體12與下架體21的相對位置，此時雙頭調節螺杆17旋轉伸長可以抬高整個上架體12。調整下套部件中四個帶有滾花手柄10的可調螺杆11，確定坐標基準板18在適當位置，使得刻度支杆7在有效的標註測量範圍內。隨後，按照零件需檢驗自由曲面的型值點映射換算得到數值，調整刻度支杆7的高度，並配裝與該位置對應局部曲面形狀一致的模塊量具16，以及檢測孔的量具，在調整好量具型面的方向之後，旋緊頂絲9將刻度支杆7與外螺紋套筒6鎖定。
2、放置衝壓薄壁工件15後，調整上套部件中四個帶有滾花手柄10的可調螺杆11，確定坐標基準板18在適當位置，使得刻度支杆7在有效的標註測量範圍內。旋入帶有定位銷14的兩個刻度支杆7，分別插入工件的工藝孔內進行準確定位。接著選定工件上適當的加緊位置，旋轉帶有鎖緊夾頭13的刻度支杆7。最後，按照工件形狀尺寸檢驗的要求，選擇帶有模塊量具16的刻度支杆7，在相應位置旋進工件的上表面。
檢測同一規格的一批帶有複雜型面的薄壁零件時，對於第一個零件放置在柔性檢具中，需按照型面的形狀加工模塊量具，並對上下套組件進行一系列調整。當再次定位夾緊同一規格其他零件時，無需重新調整上下套組件，只需旋轉雙頭調節螺杆17使其伸長，由於內螺紋套筒20底部作有四邊形稜體，與上架體12、下架體21的方型盲孔配裝，可以阻止內螺紋套筒20旋轉，從而抬高整個上架體12，取出和更換工件，再重新反向旋轉雙頭調節螺杆降下整個上架體，操作簡易靈活。
需要指出的是根據實際加工的具體情況，如零件型面的曲率大小，特徵形狀要求的尺寸精度，零件輪廓的大小等因素，可以考慮增加或減少刻度支杆7，從而增減配備可用於替換的模塊量具16、鎖緊夾頭13以及定位銷14。此外，檢測手段主要是通過讀取刻度標杆7對應坐標值，目測孔邊界是否落在量具標出的公差帶範圍，以及塞尺來檢測零件各項形位尺寸是否超差。
權利要求
1.一種大型複雜曲面衝壓薄壁件的柔性檢具，由上下兩套對稱布置的架體組成，其特徵在於檢具上端及下端為兩個「井」字形架體，即上架體(12)與下架體(21)，兩個架體的八個端點處開有通孔，帶有手柄(2)的長腳螺杆(1)穿過通孔用六角螺母(3)將上架體(12)與下架體(21)固定連接，上下架體在兩個寬邊方向的中心位置開有兩個方型盲孔，分別用於配裝底部帶有四方形稜體的內螺紋套筒(20)，中部帶六邊形稜體的雙頭調節螺杆(17)穿入上下兩個內螺紋套筒(20)中間；上架體(12)與下架體(21)兩個長邊方向的中部均勻對稱開有螺紋孔，孔內配裝內六角螺栓(4)，連接若干開有螺紋孔的板條(8)，板條(8)上配裝帶尺寸標註的刻度支杆(7)，刻度支杆(7)一端銜接外螺紋套筒(6)，刻度支杆(7)與外螺紋套筒(6)之間用頂絲(9)緊固，外螺紋套筒(6)的外端布有蝶形手柄(5)，每個刻度支杆(7)的另一端配有可替換的模塊量具(16)或鎖緊夾頭(13)或定位銷(14)；上架體(12)與下架體(21)的內側平行布有兩個坐標基準板(18)，坐標基準板(18)的四個角處各開有一個通孔，四個可調螺杆(11)穿過其中，坐標基準板(18)與上架體(12)、下架體(21)由可調螺杆(11)及六角螺母(19)連接；上架體(12)中可調螺杆(11)的外端配有滾花手柄(10)，下架體(21)中可調螺杆(11)的外端則裝有支撐腳(22)。
2.根據權利要求1的大型複雜曲面衝壓薄壁件的柔性檢具，其特徵在於所述模塊量具(16)與待測工件局部型面的形狀一致，用多個模塊量具(16)具有的小曲面來代替一個完整的複雜型面。
3.根據權利要求1的大型複雜曲面衝壓薄壁件的柔性檢具，其特徵在於所述刻度支杆(7)帶尺寸刻度。
全文摘要
一種大型複雜曲面衝壓薄壁件的柔性檢具，上下兩套對稱布置的架體「井」字形架體通過長腳螺杆連接，架體四邊配裝可調螺杆，寬邊方向的中心位置布有外螺紋套筒，旋入雙頭調節螺杆，而架體的長邊對應搭接若干板條，其上布置帶有可替換的模塊量具或鎖緊夾頭或定位銷的刻度支杆，在兩個架體內側平行布有兩個坐標基準板，以讀取刻度標杆對應坐標值，目測孔邊界是否落在量具標出的公差帶範圍，以及通過塞尺等方式來檢測零件的形位尺寸是否超差。本發明適用於大型複雜曲面衝壓薄壁工件的檢測，具有操作簡便，通用性好，工藝柔性好的特點，避免了多次裝夾引入的設置誤差，縮短加工時間，從而提高加工質量，很好地滿足薄壁零件在生產中的工藝需求。
文檔編號G01B5/02GK1710374SQ20051002682
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月16日 優先權日2005年6月16日
發明者林忠欽, 李穎哲, 劉素平, 王皓, 來新民, 儲國平, 傅博深 申請人:上海交通大學