多關節(jié)三坐標測量儀在焊接夾具精度控制中的應用

1、多關節(jié)三坐標測量儀在焊接夾具精度控制中的應用    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，多關節(jié)三坐標的應用大大提高了夾具精度測量的效率和準確度，成為維護夾具精度、改善車身幾何精度的重要手段。關鍵詞：車身制造質量 精度 焊接夾具 三坐標測量儀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

2、護夾具精度、改善車身幾何精度的重要手段，是保證夾具精度的重要保障。夾具精度測量技術近幾年有了很大的發(fā)展，東風本田汽車有限公司所采用的是多關節(jié)三坐標測量技術，改變了測量效率低、準確度誤差大的局面。本文從測量設備、測量軟件、測量技術等方面介紹該技術在工作中的應用。2、 車身焊接精度控制思路汽車生產是大批量的生產，裝焊質量的高低直接影響到整車的外觀質量和性能、工廠的產量和經濟效益。汽車裝焊誤差產生的原因有很多，涉及到產品設計、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1。從圖示可以看出，影響車身焊接精度主要有三個方面

3、。第一、控制沖壓件尺寸誤差；第二、保證焊接夾具設計合理、使用穩(wěn)定；第三、避免焊接變形和規(guī)范操作。在產品設計完成后，焊接夾具是保證車身裝焊精度的最重要的因素，在焊接夾具設計合理的前提下，保證焊接夾具的使用穩(wěn)定性則至關重要。3、 焊接夾具精度控制在日常工作中，如果出現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象，將導致零件扭曲變形，引起定位偏差，造成零件間隙位置的變動，最終將導致裝配尺寸誤差加大和構件受力狀態(tài)的惡化，直接影響到白車身的精度、質量和安全性?？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要求，有時還直接決定焊接結構的外形。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，定期更換或調整。（1）定位元件形狀精度檢測的檢測方法是運用游標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，定位元件的位置精度

5、變化用肉眼和普通測量工具難以檢測，必須借助多關節(jié)三坐標進行檢測。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重后果，焊接夾具的管理中除了定期測量外，還采用逆向管理方法，對車身精度進行在線重點部位全數檢測和離線定期整車檢測，根據檢測的車身精度的數據分析，反過來管理夾具的精度。4、 VECTORON測量技術的應用科內所用的VECTORON多關節(jié)臂式三坐標測量機（以下簡稱VECTORON）是便攜式三坐標測量機，如圖2，它為麻煩的現場測量提供了一條便利的途徑，具有高精度

6、、高速度、很好的柔性、很強的數據處理和適應現場環(huán)境的能力，在服務現場的前提下，能可靠、高效的滿足復雜多變的生產需求尤其是豐富的、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。用于生產過程中檢測的三坐標測量系統(tǒng)事實上已成為工藝過程的一個組成部分。VECTORON的價值得到了充分的體現。

7、0;       下面是VECTORON多關節(jié)臂式三坐標測量機的一些特點，以及在公司的應用。4.1 工作原理VECTORON能夠測量夾具的空間坐標值，將此坐標值與夾具的理論值進行比較，得出夾具的三維空間坐標的偏差，利用這些偏差值就可以分析、調整夾具，以達到提高車身幾何尺寸的目的。便攜式三坐標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值，經過計算機的運算和處理，反映被測夾具的真實形狀和數值。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，內置可以適用所有工件的自由安裝功能

8、，無需機械性的定芯作業(yè)；三，利用大型圖標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，獲取數據點云。這五個特點使得VECTORON成為關節(jié)式坐標測量機中的佼佼者。4.2 軟件VECTORON使用libellaJack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?；驘o數模零件），其優(yōu)越之處在于在接觸測定功能的基礎上，還具有利用CAD數據進行誤差解析功能的非接觸測定軟件，可以利用CAD數據對測定數據與CAD數據的位置偏

9、差量進行矢量、彩色映像、文本顯示。這使得VECTORON大量的應用于新夾具導入的工作中。4.3 VECTORON測量技術的應用1關于初始化確認多關節(jié)的各轉動部分的解碼器是否在正常工作狀態(tài)。確認多關節(jié)所建立的機械坐標是否在0位置，如圖3，這是保證三坐標的硬件良好。2關于多關節(jié)的測定多關節(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數據的有偏離方向，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坐標系的生成在精確的測量工作中，正確地建立坐標系與具有精確的測量機、校驗好的測頭一樣重要，根據測量條件的不同，

10、和誤差要求的不同，坐標系的生成方法可以分為兩大類：面軸原點設定和3點做成，為使誤差達到誤差范圍以內，可能需要重復幾次才能生成合適的坐標系。4在使用過程中要注意應注意的問題：1VECTORON測量設備測量臂的編碼器部分是最容易受損的地方，測量設備精度下降大多和編碼器受到強烈的震動有關系。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，要慢慢轉動測量臂，小心的轉動各個軸。4多關節(jié)在極限姿勢時，會發(fā)出低聲的警告音，這種情況下請轉動關節(jié)臂調整多關節(jié)的位置。警告音發(fā)出時不能進行測量。5坐標系建立時極性的判斷極性設定車身坐標系采用右手定則來定義坐標系，食指代表T軸、中指代表B軸、大

11、拇指代表H軸，如圖7，T、B、H三個軸所垂直的面相應為T、B、H面，三個面也相互垂直，滿足右手定則，依據向量代數和空間幾何的知識，可以運用右手定則，根據所需基準軸的正方向，確定生成基準軸的兩個面的運算生成基準軸時，先選哪個面、后選哪個面，因為兩個面的×乘運算中，順序不同，得到的基準軸的方向是相反的。極性錯誤的調整方法a.調整基準面，然后檢查極性，若錯誤，再調整基準軸。b.調整基準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、 結束語在產品設計完成后，焊接夾具是保證車身裝焊精度的最重要的因素。對焊接夾具的定位銷、定位面的定期檢測、更換或

12、調整，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，并直接關系汽車產品的市場競爭力。近幾年，我國汽車工業(yè)近發(fā)展較快，國內多數企業(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，我們仍有很長的一段距離。希望本文介紹的夾具測量技術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用。        參考文獻：1林忠欽.汽車車身制造質量控制技術.北京：機械工業(yè)出版社，2005.1：376-4802