發(fā)動機(jī)搖臂軸緊固孔深度測量檢具設(shè)計(jì)

劉 旭

(蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215104)

搖臂軸是汽車動力轉(zhuǎn)向器中的關(guān)鍵零件，在使用過程中主要承受汽車轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生的反復(fù)扭轉(zhuǎn)力作用，圖1所示，某汽車發(fā)動機(jī)搖臂軸上有6個直徑φ6.5mm深170－0.5mm的緊固孔。由于孔底面不是平面，使用常規(guī)的測量工具很難進(jìn)行檢測，對于批量零件，需要設(shè)計(jì)專用檢具進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的測量。

1 測量方法分析

搖臂軸緊固孔在加工時，是以B面為基準(zhǔn)，首先完成φ10.0mm孔的鉆削，然后以φ10.0mm孔的中心為基準(zhǔn)，加工直徑φ6.5mm深170－0.5mm孔。在確保φ10.0mm孔的中心到B面距離合格的情況下，A面為測量起始面，深度170－0.5mm尺寸轉(zhuǎn)化為A面到中心的距離，測量緊固孔深度其實(shí)就是判斷測量起始面A面的位置。此尺寸是斜向尺寸，設(shè)計(jì)一尺寸件將斜向尺寸的斜向位移變化轉(zhuǎn)化成豎直變化。尺寸件如圖2所示，頂部采用硬質(zhì)合金YG6焊接表面拋光的Sφ10±0.01mm小球，焊接后磨削處理，粗糙度要求Ra0.2μm，與A面接觸的臺階面處1×1×45°斜向退刀槽，接觸更加緊密，尺寸件材料為GCr15，銳邊倒角0.5×45°，熱處理58～62 HRC，非磨表面發(fā)黑，使其具有足夠的硬度和穩(wěn)定性。

圖3所示，將尺寸件放入緊固孔中，斜向的公差變化為0.862mm，轉(zhuǎn)化成豎直方向?yàn)?.87mm，即只要尺寸件向豎直方向的公差變化范圍在0.87mm以內(nèi)，孔的深度尺寸合格。公差轉(zhuǎn)移計(jì)算如下:

2 檢具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述分析，設(shè)計(jì)檢具結(jié)構(gòu)如圖4所示，底板1四周有倒角，上表面有4個螺紋孔，中間有圓孔;規(guī)體3的一側(cè)呈平面狀，上面可刻銘牌，規(guī)體中間階梯圓孔，通過4個螺釘與底板連接，規(guī)體圓柱面上有螺紋孔，上表面呈階梯狀，一邊比另一邊略高;測頭5呈階梯軸形狀，中間有限位槽，通過限位螺釘4防止測頭從規(guī)體中滑落以及旋轉(zhuǎn)帶來的測量誤差，測頭底部有彈簧9，測頭在規(guī)體內(nèi)可自由壓縮;把手7通過螺釘6固定在規(guī)體上。尺寸件8上端球頭，與測頭底面相接觸。

2.1 測頭設(shè)計(jì)

測頭的結(jié)構(gòu)如圖5所示。測頭是檢具設(shè)計(jì)的核心部件，是檢具檢測精度能否滿足要求的關(guān)鍵，其加工精度要求最高，不光要與被測件基準(zhǔn)配合，還要與基體精密配合組裝。測量測頭頂部是觸摸判斷的關(guān)鍵部位，要求不得有中心孔，為了保證觸摸靈敏度，頂部保留尖角，頂面粗糙度值Ra0.4mm。φ12－0.006－0.017mm外圓與規(guī)體φ12mm內(nèi)孔配磨，與 A基準(zhǔn)面的垂直度公差0.005mm，保證配合間隙小于0.005mm，確保頂桿在規(guī)體內(nèi)順暢移動，頂桿中間有8×1mm限位槽。長度尺寸74.35mm和規(guī)體裝配時配磨，底部不得保留中心孔，測頭材料為硬質(zhì)合金GCr15，銳邊倒角1×45°，熱處理60～62 HRC，非磨加工表面發(fā)黑處理。

2.2 規(guī)體設(shè)計(jì)

規(guī)體是檢具設(shè)計(jì)的主體部件，檢具其他零件都要通過精密配合與其聯(lián)接，配合處尺寸精度要求較高。考慮到在線測量的高效性、方便性，將檢具基體部分設(shè)計(jì)成便攜手持型結(jié)構(gòu)，如圖6所示。規(guī)體頂部和測頭頂部配合是觸摸判斷的依據(jù)，頂部保留尖角，左側(cè)比右側(cè)相差0.87mm，中間開有2×2mm方槽，起到去毛刺作用，中部設(shè)計(jì)有螺紋孔M4×7H，通過限位螺釘固定測頭，防止滑落以及旋轉(zhuǎn)造成的測量誤差。其中φ12mm需和測頭桿配磨加工，孔壁粗糙度值達(dá)到Ra0.4mm，規(guī)體長度尺寸63mm，下端設(shè)計(jì)有4×φ6mm的通孔。規(guī)體頂面與底面的平行度要求0.005mm，頂面、底面與孔φ12mm垂直度要求0.005mm，規(guī)體采用硬質(zhì)合金GCr15精密加工而成，熱處理60～64 HRC，銳邊倒鈍0.5×45°，非磨加工表面鍍裝飾鉻。

2.3 底板設(shè)計(jì)

底板是測量時和工件接觸的部件，如圖7所示，頂面4－M5－7H螺紋通孔，上下面的平行度要求0.005mm，粗糙度要求Ra0.4mm，采用硬質(zhì)合金GCr15材料，熱60～64 HRC，銳邊倒鈍0.5×45°，非磨加工表面發(fā)黑。

3 檢具操作方法

檢具按圖4裝配好后，將發(fā)動機(jī)搖臂軸放在測量平臺上固定好，將尺寸件放入待測緊固孔中，尺寸件的A面與緊固孔臺階面緊貼，右手持檢具，將檢具底板與搖臂軸貼緊，測頭與尺寸件小球貼緊，此時，左手拇指觸摸檢具規(guī)體的頂面，從左向右劃過，若能觸摸到測頭頂面在規(guī)體高低平面之間，則可判斷緊固孔的深度公差在0.87mm以內(nèi)，工件合格，否則尺寸超差。

4 結(jié)語

經(jīng)過反復(fù)的測量檢驗(yàn)，檢具滿足了驗(yàn)收要求:測量重復(fù)性GR＆R≤10%。所設(shè)計(jì)的發(fā)動機(jī)搖臂軸緊固孔深度尺寸測量專用檢具結(jié)構(gòu)緊湊，原理正確，能快速準(zhǔn)確地測出緊固孔深度尺寸，大大提高了檢測精度和檢測速度，滿足了工序測量需要，并獲得了實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。對于類似批量零件的檢測，該檢具簡單實(shí)用，對同類零件檢具的設(shè)計(jì)，具有一定借鑒意義。目前此項(xiàng)檢具技術(shù)已經(jīng)推廣使用，并申請了國家實(shí)用新型專利，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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