螺塞軸向尺寸自動(dòng)測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

袁曉斌

摘要： 螺塞在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件中的機(jī)油泵上應(yīng)用極為常見(jiàn)，其裝配關(guān)聯(lián)的軸向尺寸不能直接人工測(cè)量獲取，但該尺寸又直接影響機(jī)油泵限壓閥開(kāi)啟性能。所以，我們?cè)O(shè)計(jì)及應(yīng)用了一種螺塞軸向尺寸自動(dòng)測(cè)量裝置，完全解決了工序?qū)|(zhì)量、工效的要求。

Abstract： Screw plugs are commonly used in oil pumps in automobile engine parts. The axial dimensions associated with their assembly cannot be directly measured manually， but this dimension directly affects the opening performance of the oil pump pressure limiting valve. Therefore， we designed and applied an automatic measuring device for the axial dimension of the screw plug， which completely solved the requirements of the process for quality and work efficiency.

關(guān)鍵詞： 螺塞;機(jī)油泵;自動(dòng)測(cè)量

Key words： screw plug;oil pump;automatic measurement

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274.2?????????????????????? ?????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A????????????????????????????????? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）21-0026-03

1? 產(chǎn)品零件與工藝要求

螺塞是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油泵上最為常見(jiàn)的零件之一，其裝配關(guān)聯(lián)的軸向尺寸在加工過(guò)程中是一個(gè)間接獲得的尺寸。受螺塞加工工藝的影響，其尺寸精度并不高，經(jīng)常出現(xiàn)超差。圖1是一汽錫柴某款發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油泵的限壓閥螺塞，其中，尺寸L就是裝配關(guān)聯(lián)的軸向尺寸。

圖2是螺塞在機(jī)油泵限壓閥結(jié)構(gòu)狀態(tài)，從圖中可以看出，尺寸L會(huì)直接影響彈簧的壓縮長(zhǎng)度，進(jìn)而影響限壓閥的開(kāi)啟壓力性能。

要獲取尺寸L的具體數(shù)值，常規(guī)的游標(biāo)卡尺測(cè)量方式要測(cè)量2個(gè)數(shù)值，再去計(jì)算獲取，非常麻煩，也不便于車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)操作。

工藝要求設(shè)計(jì)一種快速檢測(cè)裝置，在螺塞裝配前檢測(cè)、識(shí)別尺寸L。檢測(cè)和識(shí)別過(guò)程要盡可能的自動(dòng)化，以簡(jiǎn)化工作量，杜絕不合格品流入下道工序。

2? 螺塞測(cè)量裝置設(shè)計(jì)

2.1 測(cè)量原理

根據(jù)裝配狀態(tài)，螺塞測(cè)量時(shí)可以垂直放置（軸線(xiàn)垂直水平面），并以螺塞A面為基準(zhǔn)、固定面，壓緊螺塞，再用直線(xiàn)位移傳感器檢測(cè)B面，見(jiàn)圖3。預(yù)設(shè)固定基準(zhǔn)數(shù)值F，位移傳感器基本壓縮量H，再與位移傳感器的移動(dòng)量F相加減，即可得測(cè)量值L。

其中，基準(zhǔn)數(shù)值F的選擇應(yīng)與L接近，再圓整，如L=3.7±0.2，則可將F取數(shù)為4;位移傳感器基本壓縮量H一般不超過(guò)傳感器行程的1/3，圓整即可。

測(cè)量后臺(tái)計(jì)算公式：L=F+（H-H±F）。

測(cè)試計(jì)算實(shí)例：

①F=4，H=5，位移傳感器實(shí)際壓縮量4.98，L=4+（5-4.98）=4.02。這種狀態(tài)說(shuō)明傳感器壓縮量少了，L尺寸就大了，與零件實(shí)際狀態(tài)相符。

②F=4，H=5，位移傳感器實(shí)際壓縮量5.15，L=4+（5-5.15）=3.85。

這種狀態(tài)說(shuō)明傳感器壓縮量多了，L尺寸就小了，與零件實(shí)際狀態(tài)相符。

2.2 測(cè)量裝置動(dòng)作流程設(shè)計(jì)

人工將螺塞放入測(cè)量裝置→按啟動(dòng)按鈕→自動(dòng)壓緊→自動(dòng)測(cè)量→自動(dòng)計(jì)算，判別→壓緊自動(dòng)松開(kāi)，傳感器復(fù)位→人工取下螺塞，合格品進(jìn)入下工步裝配，不合格品進(jìn)入帶感應(yīng)的不合格品存儲(chǔ)盒。

2.3 測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該裝置主要由上固定板、壓釘、測(cè)頭、氣缸、直線(xiàn)位移傳感器、底板、墊板、支撐板等零部件組成，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

圖示狀態(tài)為壓緊檢測(cè)狀態(tài)。

起始狀態(tài)時(shí)，氣缸壓板處于打開(kāi)狀態(tài)，人工將螺塞放入上固定板孔內(nèi)，按啟動(dòng)按鈕，該裝置將自動(dòng)壓緊，自動(dòng)檢測(cè)，后臺(tái)及屏幕自動(dòng)計(jì)算、顯示、判別。

①直線(xiàn)位移傳感器的選擇。

選擇較為常見(jiàn)的接觸式直線(xiàn)位移傳感器，在某品牌中選擇其最小行程25mm，其實(shí)物樣式見(jiàn)圖5。

該傳感器測(cè)桿是彈簧復(fù)位，其分辨率為0.02，線(xiàn)性精度±0.1%，完全可以滿(mǎn)足尺寸公差±0.2的精度要求。

②螺塞壓緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

螺塞自動(dòng)壓緊優(yōu)先選擇氣缸壓緊，其壓緊力只需克服傳感器測(cè)桿彈簧力，并能將螺塞A面穩(wěn)定壓緊在固定板上即可。該裝置設(shè)計(jì)選擇？覫25的轉(zhuǎn)角氣缸（轉(zhuǎn)角氣缸的壓緊力偏小，但其壓緊方向是垂直的，符合測(cè)量壓緊的要求，且轉(zhuǎn)角氣缸打開(kāi)空間大，便于操作），工廠(chǎng)壓縮空氣氣壓0.4MPa時(shí)，其理論夾持力約13.7kg，可滿(mǎn)足使用要求。

氣缸壓板上還需要設(shè)計(jì)壓釘，為減少壓緊沖擊對(duì)螺塞的影響，可選擇增強(qiáng)尼龍材質(zhì)，并在壓緊端面進(jìn)行掏空處理，以確保能均衡壓緊在螺塞端面。見(jiàn)圖6。

③測(cè)頭設(shè)計(jì)。

直線(xiàn)位移傳感器測(cè)桿自帶球面測(cè)頭，如直接使用球面測(cè)頭，其與螺塞測(cè)量面B的接觸則為點(diǎn)接觸，不能有效反應(yīng)螺塞整個(gè)B面的狀態(tài)。

重新設(shè)計(jì)測(cè)頭，其接觸端面面積基本模擬與螺塞B面接觸的彈簧端面面積，確保測(cè)試過(guò)程能真實(shí)反應(yīng)使用狀態(tài)。測(cè)頭樣式見(jiàn)圖7。

傳感器自帶球面測(cè)頭需要拆下，自制測(cè)頭再通過(guò)螺紋安裝到測(cè)桿上，測(cè)頭端面需要熱處理，確保硬度不低于45HRC。

④測(cè)量裝置主體支架設(shè)計(jì)。

考慮到操作便利、制造簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，將該裝置的主體支架設(shè)計(jì)成C型結(jié)構(gòu)，并采用螺釘及定位銷(xiāo)連接的方式，將上固定板、支撐板、底板等零件組合成支架部件，見(jiàn)圖8。

主體支架中，上固定板與螺塞測(cè)量基準(zhǔn)A面接觸，應(yīng)設(shè)計(jì)避空結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行硬度不低于45HRC的熱處理及精加工。

3? 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用狀態(tài)

3.1 實(shí)物狀態(tài)

見(jiàn)圖9。

該裝置安裝在裝配線(xiàn)上限壓閥裝配單元區(qū)域，其電氣控制及屏幕系統(tǒng)也集成在裝配線(xiàn)限壓閥裝配單元上，其一鍵操作需要單獨(dú)設(shè)置一按鈕。

3.2 測(cè)量裝置驗(yàn)證數(shù)據(jù)/MSA

該測(cè)量裝置MSA測(cè)算值見(jiàn)表1（原始表格為EXECL表格，計(jì)算區(qū)域?yàn)樽詣?dòng)公式計(jì)算）。

以上表自動(dòng)計(jì)算（要對(duì)應(yīng)EXECL表格文件）得出，該測(cè)量裝置的重復(fù)性未超過(guò)10%，完全可以接受。

4? 結(jié)語(yǔ)

該裝置在機(jī)油泵總成裝配線(xiàn)上限壓閥裝配工序應(yīng)用，操作簡(jiǎn)單、方便，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可靠性極好，完全能滿(mǎn)足測(cè)量、工效的要求。目前，在公司已推廣應(yīng)用接近20套，從未出現(xiàn)過(guò)測(cè)量失效的問(wèn)題。

從設(shè)計(jì)及應(yīng)用過(guò)程來(lái)看，該裝置是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)的高效測(cè)量裝置，其測(cè)量思路具有較大的借鑒意義;該裝置已申請(qǐng)了實(shí)用新型專(zhuān)利。

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