《数控机床故障诊断与维修》-第五章 汽车车身测量与校正

第五章汽车车身测量与校正

第一节汽车车身变形的测量一、车身测量的意义车身测量就是使用专用盒设备测量车身上个参考点的位置将测量的结果和理想位置进行比较确定车身故障损坏的范围、方向和程度并为车身故障的诊断和校正提供依据测量工作是顺利完成各种车身修复必不可少的程序之一是维持和恢复车身的正常功能使汽车处于完好技术状态的主要依据车身碰撞变形后对于局部变形可直观地做出判断但对于整体变形损伤的诊断相对较难若汽车整体参数发生变化则对汽车的行驶性、稳定性、平顺性、安全性等都有较大影响在整个修理过程中不论非承载式车身还是承载式车身测量是非常重要的必须对损伤部位所有主要加工控制点依照厂家说明书进行复查为保证汽车的操纵性能关键尺寸的公差配合不得超过3mm车身定位依靠定位孔在车身上大多数的控制点都是孔洞而测量尺寸也是中心点到中心点的距离若所测的孔不是同一尺寸则它们通常也是同一类型的圆孔、方孔或者椭圆孔等车身维修的测量一般分为作业前、作业中和竣工后三个步骤作业前的检测旨在确认车身损伤状态和把握变形程度的大小ꎻ维修作业过程中的检测有助于对修复过程的质量进行有效地控制竣工后的检测为验收和质量评估提供可靠的数据第五章汽车车身测量与校正

第一节汽车车身变形的测量二、车身测量的基准(一)车身尺寸的基本要素1.控制点车身上的控制点用于检测车身损伤与变形的程度车身设计与制造中设有多个控制点检测时可以技术要求测量车身上各个控制点之间的尺寸若误差超过规定的极限尺寸则应设法修复使之达到技术标准规定的范围如图5-1所示第五章汽车车身测量与校正

第一节汽车车身变形的测量二、车身测量的基准(一)车身尺寸的基本要素2.基准面基准面(基准线)是汽车设计时人们为便于测量车身高度方向的尺寸而假想的平面如图5-2所示该平面与车身平面平行有固定的距离厂家测量得到的高度尺寸都是以该基准面未基础进行测量的是汽车碰撞维修的主要参考平面第五章汽车车身测量与校正

第一节汽车车身变形的测量二、车身测量的基准(一)车身尺寸的基本要素3.中心面(线)中心面是一个假想平面它的长度方向将车辆分为相等的两部分即左半部分和右半部分所有的宽度尺寸或横向尺寸都是以中心面为测量基准的如图5-2所示实际测量中如果使用定中规等测量仪器检查车身损伤时如果不同测量断面上定中规的中心指销在同一条直线或平面上可以说明车身无横向变形或损伤如果经测量发现定中规有偏移时则说明该断面车身发生了横向变形或损伤第五章汽车车身测量与校正

第一节汽车车身变形的测量二、车身测量的基准(一)车身尺寸的基本要素4.零平面(线)汽车碰撞损伤往往影响多个部分车身中部制造得很坚固不会轻易弯曲通常采用这个部分作为一个测量基准来测量不同的零件的宽度或长度但是这个由构件组成的刚性壳体在承受载荷时依作用力与反作用力平衡法则使整个壳体在极限载荷内始终处于稳定平衡状态(图5-4)5.高度尺寸测量高度尺寸为测量点和想象的基准线之间的距离实车上看不到基准线因为它只存在尺寸图上因此在执行实际工作时基准线就要转换成实际可看到的实际物体由于车身校正平台表面是平的因此可以用来当做基准线实际高度尺寸必须经由计算之后再转换第五章汽车车身测量与校正

第一节汽车车身变形的测量二、车身测量的基准(二)车身尺寸的读取虽然车身数据各公司不同但是基本数据基本相同一般标注了车身上特定的测量点并反映出测量点的长宽高三维数据以此数据为依据对车身进行检测、评定损伤程度如图5-5所示上半部分是俯视图下半部分是侧视图1.宽度数据2.高度数据3.长度数值第五章汽车车身测量与校正

第一节汽车车身变形的测量二、车身测量的基准(三)测量方法1.参数法测量2.对比法测量(1)数据的选取由于对比法需要操作者视情量取有关数据选择哪些测量点、数据 链作为车身定位参数的基准目标也是一个值得研究的问题对此应遵循的原则是:①利用车身壳体或车架上已有的基准孔找出所需的定位参数值②以基础零件和主要总成在车身上的正确装配位置为依据③比照其他同类型车身图中的标示方法来确定基准参数的量取方案(２)误差的控制与参数法相对对比法测量的可靠性较差这就要求应尽可能将测量误差限制在最小以防止因累计误差的增加而影响质量其对策是:①选择便于使用的测量器具(如测距尺)②不能以损伤的基准孔作为测量依据③同一参数值应尽量避免接续最好是一次性量得第五章汽车车身测量与校正

第一节汽车车身变形的测量三、车身测量系统(一)机械式通用测量系统１.门式通用测量系统门式通用测量系统其不仅能够同时测量所有基准点还能够使部分测测量时若车辆上的基准点与标准数据不同则车辆基准点发生了变形不在位置的基准点必须校正到标准值以后才能对其他点进行测量测量前需要进行如下工作:(１)拆下可拆卸的损伤件(包括机械部件和车身覆盖件)(２)若损伤非常严重则应先对中部或者基础部分先进行粗略校正然后再将中部基准点回复标准值(3)若某些部件不需要拆除则该部分需要进行支撑2.桥式通用测量系统如图5-10所示的桥式测量仪是一种典型的机械式通用测量系统桥式测量仪也成为轨道测量仪或者通用桥式机械测量系统用于测量车身和车架的损坏程度第五章汽车车身测量与校正

第一节汽车车身变形的测量三、车身测量系统(二)电子式车身测量系统电子式测量系统使用计算机和专门的电子传感器来测量车身损伤结构电子测量系统中存储了大量的车身数据可供随时取用免去了人工翻找记录等工序1.半机械半电子测量系统常见半机械半电子测量系统的测量工具是一个类似轨道式量规的测尺在量规的基础上安装了传感器测尺上可以显示数值测量后传回计算机软件内与系统标准数值进行比2.半自动半电子测量系统常见的半自动半电子测量系统使用自由臂方式进行测量测量自由臂由一节可以转动的关节连接每两个臂可以在平面内进行360°转动多个臂的转动可以到达空间的任意位置连接处有角位移传感器转动的任何一个角度都会被传输记录到计算机上3.全自动电子测量系统—激光测量系统激光测量系统工作原理即激光测距原理激光扫描仪所发出的的激光束扫到悬挂在基准点上的靶牌上控制计算机便计算出各个基准点的实际尺寸控制计算机识别不同位置靶牌

第二节汽车车身损坏诊断

一、碰撞分析(一)碰撞影响现代车辆考虑到碰撞安全性设计中允许各构件在一定碰撞下发生凹折变形最大限度地吸收碰撞能量保障车内乘员的安全车身的前部和后部允许的变形量较大尽可能多地吸收碰撞能量以保证车身中部乘坐舱的完整如汽车以50km/h左右的速度撞在前方的挡墙上发动机舱变形、缩短30%~40%而乘坐舱缩短1%~2%适当识别和分析方法确定碰撞损坏形式后才能将损坏车辆正确修复车身分为承载式和非承载式其的受力是非常复杂的归纳起来有三种:(1)直接碰撞部位所受道德碰撞力它是损伤的主因(2)如果被碰撞物体是非固体且其遭受撞击部位位于质心下方撞击时刻该物体会被抛起以下落的方式将车身砸伤(3)惯性力造成损伤第二节汽车车身损坏诊断

一、碰撞分析(二)碰撞力的分析碰撞力和损坏范围与碰撞事故发生的情形有很大关系了解事故过程有助于确定损坏情况一般都是向事故的见证人尤其是驾驶员询问事故发生过程也有助于估计修理费用因此车身技师应向评估员或准备做评估的人说明上述原则车身技师应该掌握以下情况:(1)发生事故车辆的大小、外形、位置和速度(2)碰撞时的车速(3)碰撞时汽车的角度和方向(4)碰撞时的乘客数量及其位置有经验的车身/车架技师通常能从事故发生的情况来推测碰撞损坏的程度某些碰撞类型的损坏通常以可预计的模式和顺序发生当汽车即将撞上障碍时如果驾驶员紧急转向想躲开障碍那么车辆将受到侧面撞击和侧面如果驾驶员紧急制动那么车辆将受到正面撞击车头将撞瘪车架或车身也会发生变形

正面撞击时如撞击点较高那么发动机罩和车顶将上翻车尾第二节汽车车身损坏诊断

二、承载式车辆车身的损坏碰撞对承载式车辆的损坏程度可以用圆锥模型来描述车辆设计时是可以吸收碰撞力的碰撞时撞击处的车身发生一定的扁折变形以吸收一部分碰撞能量当碰撞力向结构传播时会被车身上更多的区域吸收直到碰撞力全部消失撞击处就相当于圆锥的顶点圆锥的中心线将指向碰撞方向碰撞力沿车身传播的方向和区域就像圆锥的截面一样沿轴线扩大圆锥的顶点和碰撞点称为初次损坏区如图5-17所示车身是由薄金属板连接在一起的碰撞被大部分车身板壳体吸收碰撞波沿车身传播的作用称为二次损坏通常这种损坏是向车身内部结构或与车身碰撞相对的部位发展如图5-18所示碰撞力向右车顶的惯性力阻碍车顶随撞击点右移造成车顶相对向左翻折第二节汽车车身损坏诊断

(一)承载式车辆车身的损坏形式(1)前部损坏是由于车头撞上另一辆车或其他物体引起的损坏碰撞力大小取决于车重、车速、撞击物以及撞击面积如果碰撞不大将造成保险杠后移使前侧梁、保险杠座、前翼子板、散热器支座和发动机罩锁支柱等发生弯曲变形如果碰撞进一步增加前翼子板将被撞到前门上发动机罩饺链将上弯触到发动机罩前侧梁折皱与悬架所在横梁接触如果碰撞再增大前翼子板围裙和前车身支柱(特别是前门饺链上部区域)将发生弯曲变形前门可能被撞掉此外前侧梁折皱加大使悬架横梁弯曲发动机与驾驶室之间的隔板和地板也会变弯以吸收碰撞如果前部碰撞与整车轴线有一夹角还会发生侧向弯曲变形而且两侧的纵梁被横梁连在一起受碰撞一侧纵梁上的力将通过横梁传给另一侧纵梁(2)后部损坏是由于倒车时撞上其他物体或被另一辆车从后面撞上引起的损坏如果碰撞较轻后保险杠、后车身板、行李箱和地板等会变形车轮上方的后侧围板也可能鼓出如果碰撞较重后侧围板会上折到车顶四门车辆的车身中支柱会变弯碰撞能使上部部件和后部纵梁发生变形(3)侧向损坏会造成车门、前部侧板、车身中支柱甚至地板发生变形如果前翼子板或后侧围板受到较大力度的垂直碰撞碰撞力会传到撞击点另一侧的车身上如果前翼子板中部受撞前轮将后缩碰撞力将通过前悬架所在的横梁传给两侧纵梁ꎻ如果碰撞力很大悬架部件会损坏前轮定位将改变另外侧向碰撞还会造成转向装置及其支座的损坏(4)顶部损坏是由于落物砸伤汽车或汽车翻滚引起的损坏顶部损坏不仅局限于车顶板还可能造成车顶侧梁后侧围板和车窗的损坏车辆翻滚时车身支柱和车顶板会弯曲相应的支柱也会被损坏根据翻滚方式的不同还可能造成车身前部或后部损坏其辨认特征是车门及车窗附近发生变形易于发现第二节汽车车身损坏诊断

(二)承载式车辆的碰撞作用过程(1)碰撞的最初(约1×10-6S)碰撞波试图使结构缩短造成车身中部结构横向、垂直的变形趋势而且碰撞力以冲击波的形式开始向撞击点以外的区域扩散由于车身材料的惯性和弹性有保持恢复原来形状的趋势因此变形不能马上产生(2)碰撞继续作用在撞击点出现可见凹扁变形能够吸收碰撞能量保护乘坐舱同时冲击波加剧扩散其他区域也出现变形、撕裂或松散(3)设计合理的车辆在大的碰撞力作用下乘坐舱车身板的变形将是外凸的保持乘客不受伤、车门能打开(4)即使撞击点是车身上的棱角顶点碰撞波扩散到范围也会很大可能造成车身结构的扭转变形碰撞对于其他类型的车身也会造成影响坚固的车身受到较大的冲击力并且设有缓冲区车身损伤相对较轻因此钣金修复重点在车架上第二节汽车车身损坏诊断

三、非承载式车辆车身的损坏掌握如前所述的对车身变形的分析要领后可以对轿车等类型车辆的变形加以分析但是对于非承载式的货车车身有它特殊的一面需要在此加以简要说明以货车为例货车发生碰撞时除了车身的直接损伤以外由货物惯性力的冲击所导致的二次破坏因此也需要在诊断过程中认真考虑和对待如货物装载质量、种类和位置等对前后轴的载荷的分布、对车箱的冲击程度以及对驾驶室、车架的影响等都会因碰撞的实际情形不同而异即对于货车碰撞变形的分析与诊断还需要了解事故发生时的初始状态(一)驾驶室变形的诊断要点比如:采用浮动支承式驾驶室,可以明显地改善驾驶员的乘坐舒适性;装配大型双曲面风窗玻璃、车门设下角窗等,可以有效地扩大驾驶视野;使用高强度钢板和采用应力壳体车身,提高了驾驶室的抗冲击能力并使整体刚度得到加强等第二节汽车车身损坏诊断

三、非承载式车辆车身的损坏(二)车箱变形的分析货车车箱可以分为集装箱平板型、栏板型和封闭型。同一种型号的货车可以有不同形式的车箱,通常由专门的工厂根据不同用途来进行改装或改造。车箱多以螺栓、U形卡等与车架可拆地固定在一起。平板型车箱多为钢材压制成的波纹型车底,这样可以使车厢承载面降低。而木制车箱多为横纵木梁叠加和铺以木制底板,车箱承载面比前者高。为了防止木材损伤、腐朽等,绝大多数木制车箱底的表面还覆盖一层薄钢板。目前,更加流行钢木混合式车箱,它具有两种材料共有的双重优点和合理利用资源的意义第三节汽车车身变形的校正

校正作业必须以测量和诊断为基础才能在修复过程中体现“有的放矢”ꎻ校正作业所遵循的基本原则是利用力的合成、分解、位移的原理向与变形相反的方向牵引受到碰撞的车身构件并根据金属材料的弹性适度“矫枉过正”一、车身的固定校正将使车身构件承受很大的牵引力或压缩力因此对车身可靠地进行固定就成了校正变形的前提条件否则就不可能使修理、校正到位同时还给测量工作带来许多困难和麻烦若要实现对车身的牢固可靠就需要满足一些基本条件首先对车身固定位置的选择应在满足校正力作用方向的前提下选择车身上强度较高的封闭式或半封闭式构件作为优选固定点装配夹具如底板梁、车架、门槛、侧梁等这样不仅可以使固定有效、可靠而且还能避免因校正所引起的固定点构件的二次损伤另外仅在一处固定车身也容易造成构件的局部损伤为此根据力的合成与分解法则增加固定点可使车身实现多方位固定可以有效地分解车身固定力和避免受力过于集中另外多点固定也有利于作业过程中实现任意方向的校正这点对较为复杂的变形很有意义第三节汽车车身变形的校正

校正作业必须以测量和诊断为基础才能在修复过程中体现“有的放矢”校正作业所遵循的基本原则是利用力的合成、分解、位移的原理向与变形相反的方向牵引受到碰撞的车身构件并根据金属材料的弹性适度“矫枉过正”(二)地锚方式的固定与校正对车身的固定总是要考虑选择最牢靠的构件这是为防止因校正而造成二次损伤承载式车身的底板纵梁和非承载式车身的车架是车身的重要基础构件一般都符合固定的优选条件的地锚方式就十分有利于在车身底部实施固定而且对方向性的选择余地大定位可靠性也好(三)台架方式以台架方式固定车身是迄今为止最优秀也是最流行的方案由于车身是通过夹紧支撑装置与台架呈多点刚性连接因此具有固定可靠支撑的稳定性好等许多优点尤其是当对变形同时进行任意方向的校正作业时可以有效地使变形及其关联损伤一并得到校正更加显示出其无可比拟的优越性第三节汽车车身变形的校正

还有一种移动式车身校正架(图5-32)虽不具备上述台架式固定车身的那些特点但以其机动性好、构造简单、价格低廉等优点也被汽车车身维修行业所广泛采用移动式车身校正架可直接以刚性方式支撑于车身底板纵梁的一侧用以限制在同一断面上做侧向牵引时的移动ꎻ专门夹具以拉链方式固定于车身另一侧的门槛上也可以实现车身的侧向固定和牵引纵向牵引时的车身固定方案可如图5-33所示的方法进行第三节汽车车身变形的校正

(一)校正原理车身变形的校正原理是充分利用力的性质合成、分解、可移性和平行四边形法则等按与车身碰撞力大致相反的方向牵引或顶压变形部位使受损伤的构件得以修复对于碰撞程度较轻的局部变形一般运用较为简单的牵引方法就很容易使变形得到校正但对较为严重的车身碰撞变形由于其受力的严重性和复杂性因此便不能简单地依靠这类校正方案了(如图5-35所示)就会很容易形成如图5-35(c)所示的那一种结果将A段拉直第三节汽车车身变形的校正

(一)校正原理甚至还要调整校正力的作用点例如校正如图５－３８所示的严重弯折由于受牵引条件的限制而不能按理想方向施加校正力时因此也可以将牵引力分解成两个或两个以上的分力通过辅助牵引同时对弯曲进行校正于垂直和水平两个方向同时牵引纵梁就比较容易使变形的纵梁恢复到正常工作位置ꎻ反之如果教条地非沿与初始碰撞力相反的方向牵引不可往往会弄巧成拙反而使校正作业趋于复杂化拉伸力尽量不要只加在一个点上建议同时夹在不同的点上施加拉力第三节汽车车身变形的校正

(二)校正方法车身变形虽然很复杂却可以从上述分析中得出这种结论:正确的校正方法在于选择合理的牵引方向并准确控制校正力的大小结合这一点将常见的车身碰撞变形及其轿正方法推荐给读者以期收到抛砖引玉的效果１.水平方向上的牵引当车身受到较严重的正面碰撞、追尾碰撞或侧向冲击时都需要从水平方向上对变形构件进行牵引如图５－３９所示为轿车前车身正面碰撞损伤的实例校正前应先测量变形状况并将一些关键参数记录下来如对角线A、B和左右的垂直弯曲等如图5-39(a)所示的情形时可斜向牵引变形最大的左梁的端部左端的变形和右梁的弯曲自然会同时得以校正所设定的牵引方向应视变形的实际情形而定如果纵梁变形向外倾应将牵引方向适当向外倾斜一定的角度ꎻ如果变形是向内倾的只需向前牵引待弯曲的构件展开后再确定是否需要调整牵引方向如图5-39(b)所示第三节汽车车身变形的校正

(二)校正方法牵引过程中应不断测量那些关键参数循序渐近地施加牵引力不要急于求成以免造成二次损伤如弯曲较为严重的纵梁纵向牵引不能使其完全复位时还要于侧面附加水平方向上的牵引力如图5-39(c)所示通过更大的附加校正力的作用来实现单方面强行牵引难以达到的校正弯曲的目标追尾碰撞造成的后车身变形比起前车身来也并不简化因为后车身受冲击时力的分散与传递更歧异严重的还会波及到车身的中间支柱牵引时应用夹具等将拉链与车身纵梁后端固定牵引点尽量布置得分散些以免发生局部变形当只是后翼板的轻度变形时也可用夹具于内侧固定拉链这样可使装卡更方便些如图5-40所示第三节汽车车身变形的校正

(二)校正方法2.垂直方向上的牵引当车身于垂直方向上发生变形时(其中包括扭曲)就需要进行垂直方向上的上、下牵引对于前翼子板上扬一类的变形可以采取如图5-42(a)所示的牵引方法装配拉链将向上变形的车身构件向下牵引进行向下牵引的操作时车身构件将于三点承受两个不同方向上的作用力门槛处的车身固定点C和牵引端A一样都承受着垂直向下的拉力而位于构件中间的支撑点B则承受着垂直向上的支撑力根据力的平衡原则中间支点B所承受的力的大小为拉力FA与FC之和与如图5-42b所示的对称牵引时的受力(AA与FC)存在明显不同这一分析的意义在于校正过程中应十分注意B点的承受能力一方面要选择变形开始的过渡点作为支撑点另一方面ꎻ还要兼顾构件强度的大小必要时应加垫木块等以减少单位面积上的压力否则就有可能造成车身构件的损坏并且也达不到校正变形的目的第三节汽车车身变形的校正

(二)校正方法3.车身任意方向折叠的牵引车身发生冲撞事故后的损状况伤往往是十分复杂的车身整体出现任意方向的折叠变形最为常见前、后车身发生严重折叠变形并伴随下垂损伤时最好使用如图5-43所示的台式校正系统利用车身底梁做整体固定后借助拉链和挂钩分步骤牵引和校正牵引和校正时应从强度较大构件开始并应先修复对车身控制点影响较大的部位如图5-44和图5-45也是校正车身多处折叠变形并伴随下垂损伤时的修复方案校正时可先用拉链将变形部位拉紧再用液压千斤顶将下垂的纵梁适当顶起至正确高度操作时一定要注意两个方向的牵引同时进行并且要反复校正反复测量避免发生校正过度现象为防止损伤支撑或牵引部位的构件校正时可在受力部位垫以木块或金属衬垫第三节汽车车身变形的校正

(二)校正方法4.车架变形的校正对车架变形的校正方案有两种:一种是就车法校正另一种是解体法校正前者的车架与车身及底盘的大部分总成仍然处于基本装配状态后者则将车架由车上拆下校正作业是在工作台上单独进行的就车校正车架的变形完全可以参照如前所述的垂直方向和水平方向的牵引方法但要注意以下几个方面的问题:(1)校正变形前应将与车架装配在一起的有关总成的连接螺栓松开必要时应当拆下以免校正过程中形成的相互位移将其损坏(2)由于车架强度较高因此固定点、牵引点以及支撑点的布置应尽量合理以防止构件受力的应力过于集中(3)对不适宜就车校正的变形应及时改变修复工艺不要强行牵引以免造成不可收拾的被动局面(4)校正竣工后还应检查车架各部的铆钉有无松动若发现问题应予以拆除并更换车架变形的主要形式是弯曲和扭曲其中弯曲分为垂直方向和水平方向两种第三节汽车车身变形的校正

三、车身校正实例(一)车身前端损坏的整修车身前端损坏主要是前端受碰撞(如追尾事故)形成的损坏的部位包括前部的横梁一侧的挡泥板、侧梁以及另侧的前翼板等相关区域整修前端要从前挡泥板和侧梁开始首先需要修复支撑结构件如图5-50所示整修过程大致如下:选择需要更换部件的一侧先进行侧梁的牵拉如图5-51所示按图示的控制点A、B测量控制尺寸尺寸达到要求后再修理挡泥板和侧梁的安装结构在很多情况下修理一侧的挡泥板或侧梁仅在右边或左边略有偏斜纵向则无变形因此仅测定三个对角线长度使之符合出厂要求即达到校正目的牵拉时对上加强筋和侧梁同时进行效果更好第三节汽车车身变形的校正

三、车身校正实例车身前部散热器支架和前轮罩的修复与更换同时需要注意以下事项:(1)散热热支架的修复需要拆下保险杠、前照灯等部件(2)散热器支架的更换拆下损伤件的散热器支架焊接时需要参照维修手册的焊点数量和位置有些车辆是用螺栓连接的更换时注意螺栓的拧紧力(3)前轮罩应整体维修包括前轮罩与前门立柱装配表面不要切断前轮罩总成(4)更换前轮罩应该与其他部件有良好的配合并且查阅维修手册实时测量保证精确第三节汽车车身变形的校正

三、车身校正实例(二)车身后部损坏的整修车身后部损伤扩散程度比前部更为厉害多数情况下后端碰撞时保险杠会被碰坏后侧梁向上弯曲轮罩变形后顶盖侧板向前移动各部间隙明显加大如果碰撞十分严重还会影响到车顶、车门及车体中心柱校正时将夹钳或钩子接到后侧梁的后部、后地板或后顶盖侧板后端部一边牵拉一边测量车身下方每部分的尺寸观察车身板的配合间隙来确定必要的修理程度当后侧梁被严重碰撞