郭 兵,李萌浩,王 飛

(1.長城汽車股份有限公司技術(shù)中心河北省汽車工程技術(shù)研究中心,河北保定 071000; 2.河北天龍消防工程有限公司,河北保定 071000)

兩自由度可控檢具檢測定位機構(gòu)的設(shè)計*

郭 兵1,李萌浩1,王 飛2

(1.長城汽車股份有限公司技術(shù)中心河北省汽車工程技術(shù)研究中心,河北保定 071000; 2.河北天龍消防工程有限公司,河北保定 071000)

設(shè)計了一套高效可靠的具備兩自由度控制的帶有膨脹銷的檢具檢測定位機構(gòu),該機構(gòu)可分別繞X軸、Z軸在Y-Z平面、X-Y平面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)浮動。利用圓柱螺旋壓縮彈簧與鋼珠的彈性配合及軸承控制其擺幅范圍,結(jié)合膨脹銷的工作原理,實現(xiàn)待檢測工件的準(zhǔn)確定位,可快速找到待檢測工件的空間檢測基準(zhǔn),有效地消除了工件檢測時“空間基準(zhǔn)線及基準(zhǔn)點丟失”現(xiàn)象,提高了檢具檢測的檢驗精度及可靠性。且檢具檢測定位機構(gòu)的校零過程方便易操作。

檢具;兩自由度;膨脹銷;檢測定位機構(gòu);檢測基準(zhǔn)

0 引 言

汽車類零部件產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中,其零部件焊接總成尺寸是否合格,一般采用專用檢具對待測件進(jìn)行檢驗。產(chǎn)品檢測之前,首先將產(chǎn)品置于檢具的定位機構(gòu)上將其定位,但由于通常沖壓件一致性不穩(wěn)定,或產(chǎn)品在焊接過程中由于受熱不均勻?qū)е潞负蠊ぜ嬖诤附幼冃?致使工件在自動檢具的工作臺上無法安裝到位[1-4]。影響嚴(yán)重的情況下,即使焊接件在檢具的工作臺上已固定,但是依據(jù)產(chǎn)品圖紙要求,檢測機構(gòu)的檢測基準(zhǔn)面無法與被測工件表面進(jìn)行貼合,以及檢測機構(gòu)無法找正與軸線重合的基準(zhǔn)線,致使焊接件的整體檢測失去檢測基準(zhǔn),導(dǎo)致檢具檢測結(jié)果失效,影響焊接生產(chǎn)線生產(chǎn)效率。而在產(chǎn)品已實現(xiàn)量產(chǎn)的焊接生產(chǎn)線中,線體日生產(chǎn)量較高、任務(wù)較重,為解決實際生產(chǎn)過程中的問題,提高檢具檢測結(jié)果的可靠性及檢測效率,筆者針對帶有套管的焊接總成產(chǎn)品,設(shè)計了一套高效可靠的具備兩自由度控制的帶有膨脹銷的檢具檢測定位機構(gòu)。

1 結(jié)構(gòu)組成與工作原理

該檢具檢測定位機構(gòu)由三個機械模塊構(gòu)成。其中機械模塊一是由L塊1、底板2、螺桿3、連接板4、連接板17、軸承16與銷及銷套19構(gòu)成;由氣缸13、導(dǎo)向座12、軸承18、脹銷(端蓋5、撐脹塊6、副銷7)構(gòu)成帶脹銷結(jié)構(gòu)的浮動機構(gòu)模塊二;由氣缸10、防護(hù)罩9、壓頭8通過連桿及壓臂構(gòu)成壓緊機構(gòu)模塊三。組裝時,模塊一與模塊二通過連接板17聯(lián)接,模塊三與模塊二通過角座11進(jìn)行聯(lián)接,共同配合脹銷實現(xiàn)檢具檢測機構(gòu)的定位,如圖1所示。

該機構(gòu)工作時,機械模塊一通過與其相聯(lián)接的軸承的軸線為中心軸(Z軸),以彈簧及鋼珠的擺幅為極限,在XY平面進(jìn)行左右浮動。該機構(gòu)的浮動極限可通過彈簧的伸縮量進(jìn)行調(diào)整,即調(diào)整模塊一左右兩側(cè)的螺桿來實現(xiàn)。另外,調(diào)整螺桿時可兩側(cè)等調(diào)或者單側(cè)調(diào)整,具體調(diào)整內(nèi)容根據(jù)實際情況確定。帶脹銷的浮動機構(gòu)模塊二通過其自身的軸承的軸線為中心軸(X軸),在YZ平面內(nèi)進(jìn)行浮動,同時Z方向通過調(diào)整螺桿對該機構(gòu)的Z向擺幅進(jìn)行限制。脹銷通過自身副銷沿其軸線通過氣缸正向作用,當(dāng)副銷的錐面與撐脹塊的斜面相接觸且繼續(xù)正向運動的同時,撐脹塊開始沿主銷的撐脹槽向外運動。當(dāng)副銷運動到死點時,脹銷直徑尺寸趨于最大值。待模塊二中的帶脹銷浮動機構(gòu)撐脹到位后,模塊三的壓緊機構(gòu)協(xié)調(diào)作業(yè),將工件沿膨脹銷軸線壓緊。

圖1 檢測定位機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及原理圖

待檢具的檢測定位機構(gòu)需做校準(zhǔn)時,可將各模塊中的調(diào)整螺桿松開,同時將機械模塊一中的校準(zhǔn)銷沿Z向插入銷孔,機械模塊二中的校準(zhǔn)銷沿Y向插入銷孔,然后分別調(diào)整機械模塊一與機械模塊二中的調(diào)整螺桿,待調(diào)整螺桿恰好分別與各機械模塊的接觸面接觸,此時該檢測定位機構(gòu)恢復(fù)校零位置。

2 生產(chǎn)應(yīng)用

實際檢測作業(yè)過程中,帶有套管的擺臂焊接后,套管由于焊接變形導(dǎo)致套管斷面呈“橢圓”形,同時,套管會向先焊接焊縫的一側(cè)傾斜,致使用傳統(tǒng)檢測機構(gòu)無法找到檢測基準(zhǔn),基準(zhǔn)丟失。

針對此情況,該擺臂檢具采用具備兩自由度控制的帶有膨脹銷的檢具檢測定位機構(gòu)。將膨脹銷插入檢具需檢測定位的基準(zhǔn)孔,然后氣缸帶動副銷工作,撐脹塊沿主銷徑向運動,同時檢測定位機構(gòu)的模塊一與模塊二在兩個自由度方向上自動調(diào)整,直到撐脹塊最大限度地接觸到套管的內(nèi)側(cè),氣缸繼續(xù)作用,直至無法作業(yè)為止,其撐脹塊應(yīng)至少有2個與工件相接觸。如果套管的焊接變形小,則4個滑塊均會與工件相接觸。即:膨脹銷的撐脹塊與工件接觸的數(shù)量和套管的焊接變形量有關(guān)[5]。與此同時,工件被膨脹銷膨脹固定,同時模塊三中的氣缸帶動壓頭作業(yè),使得壓緊機構(gòu)通過壓頭將工件壓緊。如圖2所示,工件很難被移動或旋轉(zhuǎn),消除了活動間隙,起到了將工件固定定位的作用,同時有效地消除了工件檢測時“基準(zhǔn)線及基準(zhǔn)點丟失”現(xiàn)象,提高了擺臂焊接總成的檢驗精度及可靠性。

圖2 檢測定位機構(gòu)工作圖

3 結(jié) 論

(1)所設(shè)計開發(fā)的帶有膨脹銷的檢測定位機構(gòu)可同時沿X軸、Z軸旋轉(zhuǎn),具備兩自由度控制功能。

(2)檢測定位機構(gòu)的膨脹銷工作的同時,各機械模塊協(xié)同作用,檢測工件定位準(zhǔn)確,可快速找到待測工件的空間檢測基準(zhǔn),提高了檢具檢測的檢驗精度及可靠性。

(3)該檢測定位機構(gòu)的校零過程方便快捷,只需通過定期插銷調(diào)整校零,機構(gòu)校零效率高。

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[5] 杜 磊.膨脹銷在檢具和夾具中的應(yīng)用[J].模具技術(shù),2010 (6):39-44.

Design for Checking and Positioning Mechanism of Controllable Jig with Two Degrees of Freedom

GUO Bing1,LI Meng-hao1,WANG Fei2
(1.R&D Center of Great Wall Motor Company,Automotive Engineering Technical Center of Hebei,Baoding Hebei 071000,China; 2.Hebei Dragon Fire Engineering Co.,Ltd,Baoding Hebei 071000,China)

This article has designed a highly efficient and reliable checking and positioning mechanism with expansion pins for controllable jig with two degrees of freedom,and this mechanism could rotate and float along the X axis,Z axis in the Y-Z plane and X-Y Plane separately.Using the elastic coordination of cylindrical spiral compression spring with steel ball and bearing control the swing range,and combing with the working principle of expansion pin,the accurate positioning of workpiece to be checked could be achieved,and the detection reference for the test workpiece can be quickly found,thus the" missing baseline and reference point"phenomenon in workpiece detecting is effectively eliminated,and the checking accuracy and reliability for the jig could also be improved.The zeroing process of the checking and positioning mechanism for jig is convenient and easy to operate.

jig;two degrees of freedom;expansion pin;checking and positioning mechanism;checking reference

TH122

A

1007-4414(2015)05-0112-02

10.16576/j.cnki.1007-4414.2015.05.038

2015-07-02

長城汽車徐水哈弗分公司底盤事業(yè)部三期25萬產(chǎn)能項目(編號:TZL.105)

郭 兵(1986-),男,寧夏銀川人,碩士,焊接工程師,主要從事于汽車底盤焊接生產(chǎn)線、焊接夾/檢具的開發(fā)方面的工作。