1、一種汽車轉(zhuǎn)向器組件綜合檢具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用王 娟(豫北轉(zhuǎn)向系統(tǒng)股份有限公司,新鄉(xiāng), 453003摘要:汽車轉(zhuǎn)向器的部分零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜,尺寸參數(shù)多,常常采用綜合測量。本文介 紹了一種測量汽車轉(zhuǎn)向器組件的綜合檢具的設(shè)計(jì)方法, 并對(duì)其中的定位裝置和測量裝置的設(shè) 計(jì)原理和計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析和修正。 通過綜合檢具的使用, 有效控制組件的質(zhì)量, 并縮短單件組件的測量時(shí)間。關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)向器 綜合檢具 測量Design and application of an automobile steering gears comprehensive inspection instrumentWangjuan(YuBe

2、i power steering system Co., Ltd. Xinxiang, 453003CHN Some parts of power steering gear are very complex, and they have many dimensions, so its usually measured by comprehensive inspection instrument. This paper introduces a new design of the comprehensive inspection instrument which is used to insp

3、ect the power steering gear. The design principle and calculation method of positioning device and measuring device had been detailed analysised and corrected.By using this instrument, The single assembly can be measured more faster , and it could also ensure the quality of workpieces.0引言綜合檢具是一種可以同時(shí)

4、檢測某種零件、 組件或者總成類工件中, 多項(xiàng)具有相對(duì)位置關(guān) 系尺寸是否滿足圖紙要求的專用檢具, 是控制產(chǎn)品質(zhì)量的一種快速有效的檢測手段。 綜合檢 具沒有刻度, 只能判斷出被測要素是否在制造公差范圍內(nèi)。 其特點(diǎn)是比通用量具檢測更方便、 快捷,適用于大批量加工。圖 1是一種汽車轉(zhuǎn)向器所用的管柱筒 支架組件,該組件被測尺寸比較多,包括位置度 公差、三維尺寸等。筆者以管柱筒 支架組件為例,介紹了一種檢測汽車轉(zhuǎn)向器組件的綜合 檢具的設(shè)計(jì)方法, 并對(duì)其中的定位裝置和測量裝置的設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析 和修正。1綜合檢具的測量原理管柱筒 支架組件為鈑金件, 該綜合檢具測量主要依據(jù) GB 8069

5、87位置量規(guī)、 HB3888-86普通螺紋塞規(guī)、 焊接形位及尺寸公差, 沖壓件形狀和位置未注公差等標(biāo)準(zhǔn)。 該綜合檢具主要 由定位裝置、測量裝置、壓緊裝置、輔助裝置(包括導(dǎo)向裝置、測量所用的基體等組成。 測量原理:定位被測組件;壓緊被測組件;測量裝置按照一定的順序(或者無順序 依次測量相關(guān)參數(shù),相關(guān)測量項(xiàng)全部通過,可判定工件合格,否則為不合格。 圖 1汽車轉(zhuǎn)向器所用的管柱筒 支架組件1支架 2角度調(diào)節(jié)支架 3鎖孔架 4、安裝盤2綜合檢具定位裝置的設(shè)計(jì) 圖 2組件定位處的局部圖圖 3角向定位體結(jié)構(gòu)采用圖 2中 6+0.20、 5+0.20兩槽為定位基準(zhǔn)。依據(jù) GB 8069 876+0.20槽的定

6、位尺寸計(jì)算如下:定位部分根據(jù) T t =0.2由標(biāo)準(zhǔn)中表 2查得T 1p =0.006,W 1p =0.006d 1BP =D1MMC =6d 1LP =d1BP 0 T P =60 0.006同理可得:5+0.20槽定位尺寸 d 2LP =d2BP 0 T P =50 0.006但是兩槽在實(shí)際沖壓過程中存在相對(duì)位置度,通過對(duì) 50件組件的測量,我們發(fā)現(xiàn)位置 度公差一般控制在=(0.03mm0.04mm ,根據(jù)包容原則重新計(jì)算。所謂包容公差原則, 就是檢具的公差和工件的實(shí)效邊界部分重合, 在實(shí)效邊界處既有增料, 又有減料。 檢具將接 收大部分的合格品,拒收大部分的不合格品,同時(shí)也拒收了一小部分

7、的合格品 1。經(jīng)過多次 參數(shù)的優(yōu)化,得出:6+0.20槽定位尺寸 d 1LP =(d 1BP 0 0.01=(6 0.03 0 0.01=5.970 0.01磨損極限 d 1WP =d1BP (T1p +W1p =5.97 (0.01+0.01=5.955+0.20槽定位尺寸優(yōu)化為 d 2LP =50 0.01D 2WP =d2BP (T2p +W2p =5(0.01+0.01=4.98圖 3為角向定位體結(jié)構(gòu)圖,它與定位基體采用過盈配合。3綜合檢具測量裝置的設(shè)計(jì)測量部分尺寸主要集中在安裝盤、支架、角度調(diào)節(jié)支架、鎖孔架等位置。這些尺寸相互 關(guān)聯(lián), 如果其中一個(gè)尺寸不合格就會(huì)影響轉(zhuǎn)向器與底盤的連接

8、。 這些測量部分有光孔、 方孔、 螺紋孔、方槽、 R 型長槽、角度等,但是計(jì)算的依據(jù)都是 GB 8069 87位置量規(guī),在此筆者對(duì) 其中光孔和螺紋孔的測量進(jìn)行計(jì)算并分析。3.1光孔系位置度的計(jì)算以支架上三組孔的測量為例進(jìn)行光孔測量尺寸的計(jì)算。 檢具應(yīng)是模擬被測件的裝配極限 (實(shí)效邊界 情況下的一種標(biāo)準(zhǔn)匹配件, 其由測量要素和位置要素組成, 測量要素的形狀應(yīng) 與被測要素實(shí)效邊界一致,其基本尺寸應(yīng)等于被測要素的實(shí)效尺寸(等于最大實(shí)體尺寸 形位公差 2。 安裝孔為 3×9+0.260,相對(duì)于定位中心基準(zhǔn)要素的位置度為 0.4, 按照 GB 8069 87測量部位計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算:測量部分根

9、據(jù) T t =0.26+0.4=0.66由標(biāo)準(zhǔn)中表 2查得T M =0.012, W M =0.012, t p =0.02根據(jù) T t =0.66和序號(hào) 4查標(biāo)準(zhǔn)中表 3得:F M =0.056d BM =DMMC t=9 0.4=8.6d LM =(dBM +FM 0 TM =(8.6+0.0560 0.012=8.6560 0.012d WM =(dBM +FM (TM +WM =8.656 0.024=8.632導(dǎo)向部分間隙查表 2得 C min =0.005,T G =WG =0.008可確定導(dǎo)向軸 d LG =120 0.008, D LG =12.005+0.008可得導(dǎo)向間隙為

10、 0.005mm0.021mm在實(shí)際加工過程中導(dǎo)向軸通過高精度磨床容易保證到 0.001mm 的精度,但是 0.001mm 精度的導(dǎo)向孔一般不容易保證,如果需要直接保證導(dǎo)向軸和導(dǎo)向孔的理論尺寸都合格的話, 根據(jù)以往加工的經(jīng)驗(yàn),工具車間一般按照加工數(shù)量的 23倍去備料加工,很是浪費(fèi)。為了解決以上存在的問題,先加工導(dǎo)向孔(見圖 5 ,根據(jù)所加工孔的實(shí)際大小對(duì)導(dǎo)向 軸進(jìn)行配磨, 通過多次試加工, 保證導(dǎo)向軸與導(dǎo)向孔能夠自由滑合 (就是有一定的間隙且有 吸附的手感 ,并規(guī)定配作間隙不大于理論最大間隙的一半即 0.021mm/2=0.01mm。對(duì)于導(dǎo) 向孔和導(dǎo)向軸我們?cè)趫D紙中統(tǒng)一標(biāo)柱為(D ,并在技術(shù)條

11、件中注明“括號(hào)內(nèi)尺寸與測量 插銷配作,間隙不大于 0.01mm ” ,同時(shí)規(guī)定磨損間隙為理論最大間隙 0.021mm 。測量插銷 結(jié)構(gòu)如圖 4所示。其他光孔、方孔、方槽等的計(jì)算與上述一致,這里就不再一一列舉。 圖 4光孔測量插銷結(jié)構(gòu) 圖 5導(dǎo)向孔結(jié)構(gòu)圖3.2螺紋孔系位置度的計(jì)算以安裝盤上兩處螺紋孔系 2×M6 6H 為例提出螺紋孔系位置度的計(jì)算方法。對(duì)于 M6 6H 的螺紋參數(shù), 我們按照 HB3888-86普通螺紋塞規(guī)中 M6 6H的通規(guī)尺寸(見表 1進(jìn)行取值,中徑 =5.362±0.0055,大徑 =6.012±0.011,小徑6 4.917,根據(jù)現(xiàn)場使用情況

12、我們對(duì)螺紋中徑的制造公差及磨損極限進(jìn)行了修正。修正后的中 徑 =5.3620 0.01中徑的磨損極限 =中徑的下極限尺寸 0.01=(5.362 0.01 0.01=5.342表 1M6 6H 普通螺紋塞規(guī)的通端尺寸對(duì)于螺紋孔系的位置度公差,我們將位置度公差轉(zhuǎn)化到導(dǎo)向軸上,并按照 GB 8069 87進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。圖紙中要求螺紋孔與定位中心要素的位置度為 0.4mm ,螺紋中徑公差為 0.15mm ,設(shè)定導(dǎo)向孔尺寸為 D BG =8,按照 GB 8069 87相關(guān)計(jì)算公式進(jìn)行如下計(jì)算:測量部分根據(jù) T t =0.15+0.4=0.55由標(biāo)準(zhǔn)中表 2查得 T M =0.006,W M =0.0

13、06, t p =0.016根據(jù) Tt=0.55和序號(hào) 4查表 3得, F M =0.045。D BG =DBGMMC t=8 0.4=7.6D LG =(dBG +FM 0 TM =(7.6+0.0450 0.006=7.6450 0.006d WG =(dBG +FM (TM +WM =7.645 0.012=7.633D LG =8+0.006D WG =8+(0.006+0.006=8.012而對(duì)于圖紙中的垂直度, 我們采用傳統(tǒng)的塞塞尺的方式, 定位基準(zhǔn)的精度通過加工精度 保證, 通過垂直度大小等因素計(jì)算一個(gè)合適的塞尺厚度, 進(jìn)行測量, 測量原理采用規(guī)定厚度 的塞尺去塞,塞不入為合格;

14、由于長期使用,定位基準(zhǔn)存在磨損,我們也計(jì)算一個(gè)塞尺磨損 極限值,該塞尺塞入判定垂直度超差。螺紋插銷如圖 6所示圖 6螺紋插銷結(jié)構(gòu)圖 圖 7綜合檢具三維結(jié)構(gòu)圖 螺紋 通端塞規(guī)公差帶中徑偏差m 大徑 中徑 小徑 ES EI 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 磨損極限4H 4H5H +954.9175H 5H6H +1186H +1507H +1905G +1444.942 6G +1777G +216 輔助裝置設(shè)計(jì)也有一定的講究,在此我們不再討論。綜合檢具三維結(jié)構(gòu)見圖 7。3.3綜合檢具材料的選擇作為綜合檢具, 最關(guān)鍵的作用就是測量準(zhǔn)確, 因此測量部位和定位部位需要有一定的耐 用度,并具有長

15、期的穩(wěn)定性 3。因此測量體和導(dǎo)向體對(duì)材料有一定的選擇性。我們一般規(guī)定 測量軸、定位軸采用 CrWMn ,硬度為 5862HRC;基體采用 45鋼,硬度為 2832HRC,導(dǎo)向 體以及定位板類零件采用 20鋼,滲碳處理,硬度為 5862HRC。4、綜合檢具的使用效果4.1綜合檢具的使用方法1、將組件裝入定位裝置中。2、移動(dòng)尾部基體將 3個(gè)測量插銷插入組件的支架孔中。3、依次插入其他所有的測量部件。4、用規(guī)定的塞尺去插端面縫隙。當(dāng)所有測量部件全部進(jìn)入組件所需測量處, 同時(shí)塞尺不進(jìn)入縫隙中, 可判定該組件合格, 反之不合格。當(dāng)然在使用綜合檢具時(shí)應(yīng)注意:一、 檢驗(yàn)工件時(shí), 操作者應(yīng)使用新制的或磨損較少的綜 合檢具;檢查員應(yīng)使用與操作者使用的相同形式但磨損較多的檢具。二、在使用過程中, 測 量插銷等存在磨損,無論是操者還是檢查人員,都要定期送檢綜合檢具 4。4.2使用效果使用該綜合檢具與采用三坐標(biāo)測量的方法相比較,單件測量時(shí)間縮短了 30min ,測量效 率提高了 200%,測量準(zhǔn)確率達(dá)到了 100%。參考文獻(xiàn):1崔麗娟 , 李靈鳳 , 田冀鋒 . 淺析國內(nèi)外檢具設(shè)計(jì)的異同 . J制造技術(shù)與機(jī)床.2012(10 :852蘭麗娟 , 圓周位置公差的綜合檢具設(shè)計(jì) . J裝備制造技術(shù) 2010(9:683陸明