汽車檢具設計與製造-檢具的壽命

來自專欄汽車檢具設計與製造

檢具壽命的概念

檢具的壽命是指檢具從開始使用到精度失效，而無法實現對製件進行合格與否的判定的一個生命周期，理想情況下，是隨著製件的開發周期結束而結束。

檢具在使用過程中，其零件由於磨損或損壞而失效。如果磨損或損壞嚴重，導致檢具無法修復使用時，檢具就應該作報廢處理。如果檢具的零件具有互換性，零件失效後能夠得到及時的更換，那麼檢具的壽命在理論上是無限的。但是，檢具在長時間的使用後，其零部件逐漸趨於老化，故障概率會大大增加，修理費用隨之增加，而且會擴大製件尺寸不合格的誤報率，影響製件批量生產時的監測，同時檢具經常修理也會直接影響製件的生產效率，因此，當修理檢具在經濟上不合理時，也應考慮將其報廢。不考慮外力的作用下，檢具的設計壽命一般由自身的結構，材料及熱處理等因素決定，所以檢具設計初期就應該有考慮檢具壽命的初衷，降低設計缺陷，在不增加成本的情況下，延長檢具的使用壽命。

檢具的失效形式

檢具的失效的基本形式由四種：即磨損失效，斷裂失效，疲勞失效，塑性變形失效

1） 磨損

檢具作為一種檢測設備，在零件不發生位移的情況下，檢具上的功能件需要相應的姿態移動和調整或在其他輔助工具的配合下，才能到達產品的檢測區域，進行有效的質量判定。尤其是Cubing 檢具，開口檢具，功能性主模型，可拆卸模塊較多，每一次的裝拆和搬運都會對檢具的穩定性產生少許的影響。

檢具在使用時，活動件之間相互運動，手持件與產品接觸等都會導致零件的磨損，檢具使用時間越長，則磨損量也越大，磨損也就越嚴重。

磨損的形式由有疲勞磨損，腐蝕磨損，粘著磨損。判斷檢具是否磨損而失效的主要標準是三坐標測量，當測量報告顯示檢具尺寸超出允許的公差範圍時即宣告檢具失效。檢具上發生磨損頻率最高，對精度影響最大的部分是定位銷，檢測銷，劃線銷，翻轉和平移裝置，可拆卸模塊，滑動導軌，燕尾槽機構，打表機構等等，這些部分需要經常檢查，是日常維護保養的重點區域。

2） 疲勞

檢具一般都是以間歇工作的方式進行工作，頻繁的反覆載入和卸載使檢具受力零件處於

交變應力的作用下。一部分檢具的活動件，比如導軌，滑塊，翻轉機構等，還有一些自動化程度較高的檢具，配有氣缸，電動馬達等，這些活動件在運動的過程中，會帶有一定的載荷，這種衝擊力的轉移會通過其他零件進行傳遞。檢具使用一段時間後，由於交變應力的作用，在零件表面和內部存在微觀缺陷及應力集中的部位將會萌生許多微小裂紋。檢具繼續使用時，這些微裂紋將會逐漸擴展，當微裂紋擴展都一定程度時，檢具零件的承載能力將被嚴重削弱，最終導致檢具開裂或破損。

3） 塑性變形

當檢具零件承受的載荷使零件內部的應力超過其自身材料的屈服強度時，零件就會產生塑性變形，常見的塑性變形失效有工作零件出現表面皺紋，局部塌陷和稜角倒塌等。檢具產生塑性變形的危害非常嚴重，輕微的塑性變形不易察覺，如果在運輸，移動，受到外力的作用下，檢具的塑性變形會放大，嚴重的時候整個定位系統會處於失衡的狀態，最終導致檢具失效。一般塑性變形會出現在支撐零件上，如底板，支架，支撐板等承重型基礎件，如果承重零件設計的比較薄弱，檢具的穩定性差，直接影響重複性在線性的評測。

4） 斷裂

檢具在正常工作時，因為某種原因而突然出現較大裂紋，甚至分裂成幾個部分，使檢具整體或部分區域立即喪失工作能力的失效形式為斷裂失效，常見的斷裂失效有開裂，破裂，崩刃，折斷等。很多情況下，檢具斷裂的部分受到過外力的衝擊，短時間內零件無法將能量轉換，從而導致斷裂。零件受力的方向一般有兩種，一種是徑向受力，一種是橫向受力。橫向力目前是導致檢具零件斷裂的主要原因，所以，使用檢具時，要盡量避免在應力集中的區域的施力。

保證和提高檢具的有效使用壽命的途徑

1）降低檢具的磨損量

檢具磨損的根本原因是零件與零件之間的相互摩擦作用，能夠降低這種摩擦作用，或者提高檢具零件的耐磨性的途徑，都是降低檢具的磨損速度，提高檢具有效壽命的有效途徑

1.合理選擇檢具材料

材料的耐磨性是決定檢具零件磨損速度的主要因素之一，材料的耐磨性主要決定於材料的種類和熱處理狀態。常用的檢具材料中，一般情況下，需要耐磨的檢具零件都應通過淬火或其他熱處理方法提高材料的硬度，材料越硬，耐磨性越好。

2.提高檢具零件的表面質量

首先，要提高零件表面的精加工質量，零件加工越精細，表面粗糙度值越小，則磨損的速度就越慢，使用壽命就越高。其次，要儘力避免零件表層材料在加工過程中發生軟化現象，防止材料耐磨性降低。例如，在磨削加工時，如果工藝條件選擇不同，就會產生磨削燒傷，使表層材料的硬度降低，大大降低零件的耐磨性。而且零件在加工時要盡量避免刀傷和劃痕，這些細微的裂紋在使用頻率較高或使用環境惡劣的情況下，會慢慢擴展，要麼被腐蝕，要麼會疲勞開裂。

3.潤滑處理

在生產車間，裝配車間尤其是焊接車間，一般會有粉塵或細小顆粒，這些雜質會依附在檢具的運動零件表面，如果強行使用檢具，顆粒物會與零件產生摩擦，造成零件表面損傷。而潤滑介質，可以對摩擦副起到冷卻，清洗和防止污染的作用。檢具的檢測銷，定位銷及其他有相對運動的部位應經常加註潤滑油和防鏽油，降低摩擦係數，減少零件之間的摩擦阻力。

2) 檢具結構牢固可靠

檢具設計時要充分考慮受力區域的載荷情況，而且要保證薄弱的部分有足夠的強度和剛度，尤其是承重零件，一般都需要做筋板加強。檢具結構牢固可靠可以抵禦外部載荷的衝擊，來保證自身的穩定性，而且還能降低塑性變形的風險。我們還要避免因強度過剩，帶來的結構臃腫，檢具布局和比例不協調。

3）操作合理規範，符合章程

檢具的精度決定著產品批量生產時的質量，可以用「失之毫釐謬以千里」來形容，操作時一定要由檢具規範作指引，按先定位後檢測的步驟有條理的作業。不可私自拆卸，自由組裝零部件，如果需要零件移動調整，必須經過三坐標的測量，確認結果合格。檢具98%以上為鋼件製作，如果活動件使用周期較長，保養不當，都會導致活動件「卡死」現象，此時，不能人工用鐵鎚等硬物對檢具進行修復，故障發生後報請專業人員處理。使用人員操作不當，極端情況下會導致檢具零件發生變形，斷裂，以至於精度失效。在現場使用人員都需要經過一定的培訓，佩戴相關勞保用具，安全，規範作業才能降低檢具人為的損壞，確保檢具良好的使用狀態。

5） 定期維護保養，按周期複檢校驗

檢具未使用時，需要將檢具移至指定區域。嚴格執行定期保養和日常檢查，維護工作，將故障消滅在萌芽狀態，檢具使用到規定的時間，就必須進行精度複核。

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