發動機搖臂軸緊固孔深度測量檢具設計

劉 旭

(蘇州市職業大學機電工程學院，江蘇 蘇州 215104)

搖臂軸是汽車動力轉向器中的關鍵零件，在使用過程中主要承受汽車轉向時產生的反復扭轉力作用，圖1所示，某汽車發動機搖臂軸上有6個直徑φ6.5mm深170－0.5mm的緊固孔。由于孔底面不是平面，使用常規的測量工具很難進行檢測，對于批量零件，需要設計專用檢具進行準確、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，首先完成φ10.0mm孔的鉆削，然后以φ10.0mm孔的中心為基準，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尺寸轉化為A面到中心的距離，測量緊固孔深度其實就是判斷測量起始面A面的位置。此尺寸是斜向尺寸，設計一尺寸件將斜向尺寸的斜向位移變化轉化成豎直變化。尺寸件如圖2所示，頂部采用硬質合金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，非磨表面發黑，使其具有足夠的硬度和穩定性。

圖3所示，將尺寸件放入緊固孔中，斜向的公差變化為0.862mm，轉化成豎直方向為0.87mm，即只要尺寸件向豎直方向的公差變化范圍在0.87mm以內，孔的深度尺寸合格。公差轉移計算如下:

2 檢具結構設計

根據上述分析，設計檢具結構如圖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;規體3的一側呈平面狀，上面可刻銘牌，規體中間階梯圓孔，通過4個螺釘與底板連接，規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防止測頭從規體中滑落以及旋轉帶來的測量誤差，測頭底部有彈簧9，測頭在規體內可自由壓縮;把手7通過螺釘6固定在規體上。尺寸件8上端球頭，與測頭底面相接觸。

2.1 測頭設計

測頭的結構如圖5所示。測頭是檢具設計的核心部件，是檢具檢測精度能否滿足要求的關鍵，其加工精度要求最高，不光要與被測件基準配合，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外圓與規體φ12mm內孔配磨，與 A基準面的垂直度公差0.005mm，保證配合間隙小于0.005mm，確保頂桿在規體內順暢移動，頂桿中間有8×1mm限位槽。長度尺寸74.35mm和規體裝配時配磨，底部不得保留中心孔，測頭材料為硬質合金GCr15，銳邊倒角1×45°，熱處理60～62 HRC，非磨加工表面發黑處理。

2.2 規體設計

規體是檢具設計的主體部件，檢具其他零件都要通過精密配合與其聯接，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，將檢具基體部分設計成便攜手持型結構，如圖6所示。規體頂部和測頭頂部配合是觸摸判斷的依據，頂部保留尖角，左側比右側相差0.87mm，中間開有2×2mm方槽，起到去毛刺作用，中部設計有螺紋孔M4×7H，通過限位螺釘固定測頭，防止滑落以及旋轉造成的測量誤差。其中φ12mm需和測頭桿配磨加工，孔壁粗糙度值達到Ra0.4mm，規體長度尺寸63mm，下端設計有4×φ6mm的通孔。規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，規體采用硬質合金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 底板設計

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，采用硬質合金GCr15材料，熱60～64 HRC，銳邊倒鈍0.5×45°，非磨加工表面發黑。

3 檢具操作方法

檢具按圖4裝配好后，將發動機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體的頂面，從左向右劃過，若能觸摸到測頭頂面在規體高低平面之間，則可判斷緊固孔的深度公差在0.87mm以內，工件合格，否則尺寸超差。

4 結語

經過反復的測量檢驗，檢具滿足了驗收要求:測量重復性GR＆R≤10%。所設計的發動機搖臂軸緊固孔深度尺寸測量專用檢具結構緊湊，原理正確，能快速準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，并獲得了實際應用驗證。對于類似批量零件的檢測，該檢具簡單實用，對同類零件檢具的設計，具有一定借鑒意義。目前此項檢具技術已經推廣使用，并申請了國家實用新型專利，產生了巨大的經濟效益。

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