汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋排氣座圈底孔深度檢具設(shè)計(jì)*

劉 旭

(蘇州市職業(yè)大學(xué)，蘇州 215104)

0 引言

(a)零件圖

1 測(cè)量原理

1.1 測(cè)量問(wèn)題及分析

EH=(30-13.15)×sin20°+(55.089-30)×sin20°=14.341 4

EH=EG+GH=25.089×sin20°+GF×tan20°

GF=15.832 mm

同理，如圖2b所示，當(dāng)?shù)卓咨疃葹?5.239 mm時(shí)，豎直方向的尺寸為15.685 mm。設(shè)計(jì)的尺寸轉(zhuǎn)化件如圖3所示，整體材料采用GCr15，保證足夠的硬度，中間載體長(zhǎng)度為78 mm，頂部為Sφ8 mm硬質(zhì)合金小球，小球焊接后磨削處理，保證尺寸公差為±0.005 mm；小球頂面精度要求較高，粗糙度達(dá)到Ra0.1，同軸度要求0.005 mm；尺寸轉(zhuǎn)化件A處與待測(cè)孔的臺(tái)階面接觸，此處作1×1與0.5×45°雙倒角處理，同時(shí)保證垂直度要求0.005 mm，粗糙度為Ra0.2。尺寸轉(zhuǎn)化件整體呈臺(tái)階狀，熱處理HRC56-60，具有足夠的強(qiáng)度。

(a)孔深最小值 (b)孔深最大值

圖3 尺寸件

1.2 檢具檢測(cè)量程確定

圖4 定標(biāo)件結(jié)構(gòu)

2 檢具主要組成及安裝測(cè)量

2.1 主要組成

綜合以上分析和計(jì)算，設(shè)計(jì)檢具結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要包含Ⅰ顯示區(qū)、Ⅱ檢具主體、Ⅲ轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)三大部分。顯示區(qū)用來(lái)檢測(cè)時(shí)校準(zhǔn)檢具以及實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果，由電腦和數(shù)據(jù)式百分表頭組成。檢具主體主要起定位、傳遞測(cè)量位移的作用，主要包含1網(wǎng)狀手柄、2傳感器、3螺母、4接頭、5基體、6接觸桿、7鎖緊螺釘、8彈簧、9螺釘、10螺釘、11基準(zhǔn)塊、12定位塊。轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)將斜向尺寸變化轉(zhuǎn)化為豎直變化，方便檢測(cè)，其主要包含13尺寸轉(zhuǎn)化件、14襯套。

圖5 檢具結(jié)構(gòu)圖

2.2 檢具安裝

如圖5所示，首先將基體通過(guò)螺紋連接接頭，將傳感器置入接頭孔內(nèi)，通過(guò)螺母鎖緊；接著將手柄通過(guò)外螺紋與網(wǎng)狀手柄結(jié)構(gòu)連接；其次分別將基準(zhǔn)塊和定位塊通過(guò)螺釘固定在基體上，將彈簧穿過(guò)接觸桿的頂部，并將接觸桿置入基體中，位移螺釘鎖緊；最后將數(shù)據(jù)式百分表和電腦連接。

2.3 測(cè)量

3 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 檢具基體設(shè)計(jì)

圖6 基體結(jié)構(gòu)圖

3.2 接觸桿設(shè)計(jì)

接觸桿結(jié)構(gòu)如圖7所示，總長(zhǎng)為48.3 mm，材料為GCr15。接觸桿的頂面與傳感器接觸，底面與中間載體接觸，是傳遞位移變化的重要部件，頂面與底面的粗糙度值為Ra0.2,并且不得保留中心孔。接觸桿的直徑φ6 mm，加工時(shí)與基體同位置配合加工，接觸桿的上端有控制位移移動(dòng)的6×1 mm退刀槽，頂面、底面垂直度要求為0.005 mm；接觸桿的各個(gè)倒角為0.5×45°，去毛刺，熱處理值HRC56-60。

圖7 接觸桿結(jié)構(gòu)圖

3.3 基準(zhǔn)塊設(shè)計(jì)

基準(zhǔn)塊結(jié)構(gòu)如圖8所示，整體結(jié)構(gòu)呈100×33×30 mm的U型槽結(jié)構(gòu)，上下底面的平行度要求為0.005 mm，底面與待測(cè)零件的上表面接觸，起到定位作用，粗糙度值為Ra0.4。基準(zhǔn)塊的銳邊倒鈍，非加工表面發(fā)黑處理。

圖8 基準(zhǔn)塊結(jié)構(gòu)

4 檢具檢測(cè)系統(tǒng)(GR&R)測(cè)評(píng)計(jì)算

圖9 檢具主體及轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu) 圖10 定標(biāo)件

檢具重復(fù)性計(jì)算：

EV=R×K1=0.041×0.590 8=0.024

其中，K1與檢測(cè)者測(cè)量的次數(shù)密切相關(guān)，當(dāng)測(cè)量次數(shù)為2時(shí)，K1=0.886 2；當(dāng)檢測(cè)次數(shù)為3時(shí)，K1=0.590 8。

檢具再現(xiàn)性計(jì)算：

XDIFF=Max(Xa,Xb,Xc)-Min(Xa,Xb,Xc)=0.083

測(cè)量人數(shù)為3人，K2=0.523 1，n為零件數(shù)量n=5，r為測(cè)量次數(shù)r=3。

5 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋排氣座圈底孔深度檢具設(shè)計(jì)完成后通過(guò)反復(fù)的檢測(cè)驗(yàn)證，已經(jīng)達(dá)到了驗(yàn)收要求：可重復(fù)性與再現(xiàn)性GR&R≤15%。目前該量規(guī)已經(jīng)在企業(yè)推廣使用，并申請(qǐng)了國(guó)家實(shí)用新型專利，專利號(hào)ZL201922148066.6，在一批1000件的缸蓋產(chǎn)品中，用時(shí)不到3 h便檢測(cè)出其中的全部問(wèn)題產(chǎn)品，大大提高了檢測(cè)效率，節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本。檢具結(jié)構(gòu)緊湊、制作成本低、簡(jiǎn)單實(shí)用，能為同類產(chǎn)品的檢測(cè)提供一定的借鑒與參考。