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孔组复合公差的检具结构设计

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发表于 2017-4-25 10:39:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
1 引言
随着国内汽车工业的迅速发展和竞争加剧,对整车质量的要求也不断提高,从而对汽车车身和零部件质量也随之提高。国内对车身零部件一般都采用专用的检测夹具(简称检具)作为主要的检测手段,以控制工序间的产品质量。因此设计和制造出操作方便、检测精度高的专用检具,也就显得非常重要。汽车车架上的孔组一般都用于安装单个零部件,孔组位置精度要求较高,因此如何设计和制造出能满足检测孔组复合公差的检具成为急需解决的问题。
2 孔组复合公差
孔组复合公差是产品设计中用来控制汽车零部件孔组之间装配精度而定的复合位置度要求,一般反映在汽车设计的gd&t图纸上。按我国国家标准gd&t(geometry dimension and tolerance的缩写)是/几何尺寸公差0的意思。通常gd&t图纸是由负责产品设计的尺寸工程师来设计,体现了整个产品设计的要求。gd&t图是非常重要的工程图纸,是设计检具和工装的重要依据。设置复合公差主要是为了满足单个零部件在整车上的安装位置要求和安装孔之间位置要求,以达到批量生产和互换性要求。所谓复合位置度,就是由两个位置度联合控制孔组的位置,其表达形式如图1所示。
图示复合位置度的上层公差为孔组的定位要求,其公差带相对于三个基准体系而确定,是固定的公差带;而下层公差则为各孔之间的进一步公差控制要求,其公差带仅相对于参考某基准定向,为浮动公差带,可以在一定的范围内移动。孔的轴线必须同时满足上、下层公差的位置度要求,即合格的轴线位置必须落在两公差带的重叠部分内。
在检具结构设计中经常在gd&t图中见到类似于上图中的孔组位置公差,如何通过检具结构来表达、体现它就显得尤为重要。现以某车架总成为例,分析孔组的复合位置度,包括孔组在车身上的定位要求和各孔之间的位置要求。图2所示为车架(图中仅表示局部零件)上一孔组复合公差的表示方法。
图中表示4-510孔组(最大实体状态)在车身坐标系下,即基准a(高度z向)、基准孔b(前后左右方向,最大实体状态)和基准孔c(左右方向,最大实体状态)组成的定位体系的位置公差为φ2.5;在基准a定位下,各孔(最大实体状态)之间的位置公差为φ1.5;其公差带关系如图3所示。图中大圆柱φ2.5表示孔组(孔中心)在车身上的位置公差区域,小圆柱φ1.5表示各孔(孔中心)之间的位置公差区域。4个小圆可以在4个大圆区域内整体移动。孔中心落在两公差带的相交区域内即满足孔组复合公差的要求。
3 检具结构
3.1 一般检具结构
基于孔组复合公差是由孔组在车身上的位置公差和各孔之间的位置公差组成,一般设计检具检测时是分开检测,即采用两套分开的检具结构来检测。
孔组在车身上的位置公差采用与车架其它检测项目共用一副检具,一般为大型检具。一般采用如图4所示的检测销方式检测,用于检测图2中孔组在车身上位置公差的检测销直径为φ7.5。各孔之间的位置公差采用一副与车架大型检具分离的随行检具来检测。检测方式与孔组在车身上的位置公差检测方式相似,仅检测销直径不同,同时检测四个检测销。用于检测图2中各孔之间位置公差的检测销直径为φ8.5。因车架上的孔组一般位于车架底部,使用随行检具进行检测难于观察和操作,使得检测困难。所以一般采取先将车架翻转过来,再使用随行检具进行检测更方便,但因此会增加翻转车架所带来的不便。
3.2 复合检具结构
由于使用两套分开的检具结构来检测车架孔组复合公差,这给检测带来了一定的困难,而且须制造随行检具既增加成本又给检测带来诸多不便。因此需要重新考虑一种检测结构将上述二种检测结构合二为一就显得尤为重要,复合检具检测结构也由此而诞生。图5为采用活动滑块来检测图2所示孔组复合公差的复合检具结构。整个复合检具是车架大型检具(图中未表示)的一部分,左下图为俯视图,右上图为检测销处剖面图,右下图为限位销处剖面图。
支撑板1固定在车架检具底板上,限位块4用来限定检测销的位置,以实现四个检测销同时检测;定位销6用来确定滑动板2在车架检具上的汽车坐标位置,以方便检测件2上衬套孔的制造位置精度,同时也可以使用划线销来划线测量孔的位置偏差情况。在用检测销检测时要取下定位销6,从而使滑动板2可以在支撑板1上滑动,以实现孔组复合公差检测。
检测原理:孔组在车身上的位置公差要求由滑动板2在限位销5所限定的范围来体现,各孔之间的位置公差要求体现在检测销3的检测部分的直径数值上。通过滑动板2在支撑板1上的滑动来实现各孔(孔中心)之间的位置公差区域在孔组(孔中心)和车身上的位置公差区域内的移动。其中检测销的直径为(φ10-φ1.5)=φ8.5,右下图中(φd-φ‘’)=52.5。检测时四个检测销同时检测,以体现孔组的整体移动。
检测方法:取下定位销6,则滑动板2与支撑板1之间处于相对滑动状态,然后调整滑动块依次将四个检测销插入检测孔,插入后利用限位块4将其卡在检测孔内而不掉下;若四件能同时插入,则零件上孔组的位置满足孔组复合公差要求。采用复合检具结构来检测孔组复合公差操作方便,能一次检测完成。结构较简单,能较好地反映出产品设计对孔组的位置公差要求,也可以少设计制造一套随行检具,降低了成本,提高了效率。
4 结语
检测车架孔组复合公差的检具结构已在实际中应用,并取得了较好的使用效果。孔组复合公差检具结构常用于螺母孔或孔分布在不同零部件上的情况。如果孔组在同一零件上,且通过模具在同一工序加工出来,则通常只对间距最大的两个孔检测,其他不作检测。如果各孔之间的位置公差已在零部件上检测合格,则在车架总成检具上仅检测孔组在车身上的位置公差,这样就可以简化孔组复合公差的检具结构。
参考文献
1)张琳娜.精度设计与质量控制基础.中国技量出版社,1997
2)王海岩.汽车零件高标准检具的设计制造.上海汽车,2001(09)
3)储 军,陈 杰.车身小型冲压件检具设计的一般方法和步骤.工具技术,2004(02)
4)朱正德.汽车覆盖件检具的原理及应用.工具技术,2000(01)
第一作者:周 华,柳州五菱汽车工业有限公司技术中心,545007广西柳州市
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