孔位置度综合检具的设计及使用规范

【摘 要】 检验夹具是指零件在加工制造过程中在生产线上专用（尺寸）检测工装（简称检具），检具不但具有定量功能同时具有定性功能（非机械加工零件所使用检具同时具备测量支架功能），检具设计时其测量功能，定位原则应满足图纸测量技术要求，从而保证加工制造；测量评定基准的一致性。综合检具适用于大批量生产的产品如汽车零部件等，用来替代卡规，塞规，CMM（三坐标测量机），游标卡尺等测量工具，操作简单，使用方便，省时省力，精度可靠，检验效率高。本文设计的检具主要是指测量各个加工孔位置度的计数型（定性功能）综合检具，它是用来检验最大实体要求的被测要素和（或）基准要素，以确定它们的实际轮廓是否超出相应的边界。

【关键词】 孔位置度 设计 组合检具

1 孔位置度综合检具的设计

检具整体结构如图1所示：

此检具是一个组合检具，由定位装置、测量装置、夹紧装置、辅助装置（包括导向装置、传动装置、测量零件的紧固装置）组成。检具结构确定后，检具设计关键在于确定定位装置、测量装置、夹紧装置、辅助装置尺寸.本例中零件基准孔尺寸和一个加工孔尺寸如图2所示，加工孔只列举1个，其它检测销尺寸计算方法与本检测销检测方法相同：

本文位置度公差是最大实体原则同时应用于被测要素和基准要素的实例。当被测孔和基准B和基准C均处于最大实体状态时（最大实体状态，是指实际要素在给定长度上处处位于极限尺寸之内，并具有允许的材料量最多的状态，称为最大实体状态.）设计此综合位置检具是模拟被测件的装配极限（实效边界）情况下的一种标准匹配件。以下分别介绍定位装置、检测装置、夹紧装置、辅助装置尺寸的计算方法。

1.1 检具定位装置设计

为了明确地确定一非旋转对称之物体的位置，必须用所有六个可能的运动方向来对其定位，即3-2-1定位法则，如图所示1面（A面），两销（直销定位销B，菱形销定位销C）限制6个自由度。两个定位销采用固定式，如图3所示，定位销尺寸计算如下：

1.1.1 定位销B的定位部位尺寸

DMV=DM-t=（6.09-0.02）-0.05=6.02mm

Tt=TD+t=（0.02+0.02）+0.05=90μm；

TP=4μm；Fp=12μm；WP=4μm；

dBP（B）=DMV

dLP（B）=（dBP（B）+Fp（B））0-TP=（6.02+0.012）0-0.004

=6.0320-0.004mm

dwP（B）=（dBP（B）+Fp（B））-（TP+WP）=（6.02+0.012）-（0.004+0.004）=6.024mm

1.1.2 定位销C的定位部位尺寸

DMV=DM-t=（6.09-0.02）-0.10=5.97mm

Tt=TD+t=（0.02+0.02）+0.10=140μm；

TP=5μm；Fp=16μm；WP=5μm；

dBP（C）=DMV

dLP（C）=（dBP（C）+Fp（C））0-TP=（5.97+0.016）0-0.005=5.9860-0.005mm

dwP（C）=（dBP（C）+Fp（C））-（TP+WP）=（5.97+0.016）-（0.005+0.005）=5.976mm（如图3）

1.2 测量部位尺寸确定

其测量要素的形状，为与被测孔的实效边界相一致的活动销组成，本检具要检测12个孔位，以下列举1个被测孔位尺寸计算。被测孔尺寸如图（2）所示。

Tt=（0.05+0.05）+0.5=0.60mm

DMMC=12-0.05=11.95mm

d1BM=DMMC-t=11.95-0.5=11.45mm

d1LM=（d1BM+FM1）0-TM=（11.45+0.045）0-0.01=11.4950-0.01mm

d1WM=（d1BM+FM1）-（TM+WM）=（11.45+0.045）-（0.01+0.01）=11.475

1.3 导向部位尺寸确定

导向部位兼做测量部位和定位部位，其导向部位基本尺寸按测量部位尺寸定，一般等于测量部位的最大实体尺寸，导向部位尺寸如下：

DBG=dLMmax=11.495mm

DLG=（DBG+Cmin）+TG0=（11.495+0.005）+0.0060=11.5+0.0060mm

DWG=（DBG+Cmin）+（TG+WG）=（11.495+0.005）+（0.006+ 0.006）

=11.512mm

式中DMV—孔最大实体状态实效尺寸

DMMC—孔最大实体尺寸

t—中心要素形位公差值

dBP、dLP、dwP—定位部位的基本尺寸、极限尺寸、

磨损极限尺寸

dBM、dLM、dwM—测量部位的基本尺寸、极限尺

寸、磨损极限尺寸

DBG、DLG、DWG—导向部位的基本尺寸、极限尺

寸磨损极限尺寸

Tt—综合公差

tP—工作部位的位置公差

TM、TP、TG—测量部位、定位部位和导向部位的尺寸公差

WM、WP、WG—测量部位、定位部位和导向部位的允许最小磨损量

Cmin—导向部位的最小间隙

FM、FP—测量部位和定位部位的基

本偏差

式中FM、FP数值根据GB8069-87表3查得；

TM、TP、TG、WM、WP、WG、Cmin、tP数值根据GB8069-87表2查得。

图4为检测销和导向套的结构以及配合尺寸

1.4 夹紧装置设计

图纸要求：所有形位公差在以基准面A定位，基准面上14个螺栓孔，每个螺栓孔最大夹紧力为2KN的状态下检测。检具夹紧力要满足图纸要求，夹紧装置模拟零件装配要求，即定位后用14-M6螺栓夹紧，如图1所示：“9.紧固螺栓（14个）”

螺栓扭矩产生的压紧力计算：

T=K*F0*d=0.21*2000max（N）*6*10-3m=2.52N·m.（max）

d—螺纹公称直径，mm；

F0—预紧力，N；

K—拧紧力矩系数；

K的数值根据《机械设计手册》第4篇联接与紧固，第1章螺纹及螺纹联接中3.3.1螺纹联接的拧紧力矩计算表4-1-60查得取0.21。

1.5 主要技术要求

作为综合位置检具，测量部位和定位部位都有磨损极限，因此为了保证检验准确度，首先要耐磨损，其次要有长期的稳定性。所以各个部位选材及热处理要求如下：底板45#钢，硬度不高，易切削加工，同时具有良好的耐磨性，铸造性和切削性，底板调质HB270-300，调制处理后底板具有良好的综合机械性能；导向套，定位销和检测销材质：T8，热处理：淬火HRC58-62。综合检具要经过发兰处理，防止使用过程产生锈蚀。

2 综合位置检具的使用

本检具是无刻度的专用计数型检具，用于零件加工孔位的定性检验。并且在检验批次上是要求抽检，操作时，先把零件定位，然后夹紧，扭矩扳手拧紧力矩为2.52N.M（max）共14个，拧紧顺序从外侧对角线方向依次拧紧。侧板中检测销依次插入零件被测孔，顺利通过，示为合格，否则为不合格。我公司规定检具使用要周期检验，综合检具检验周期为6个月，定位销，检测销，导向套尺寸不能超过磨损极限，在接近磨损极限时要及时更换。

3 结语

综合检具的设计依据来自图纸，精度可靠，结构设计尽量满足操作简单，使用方便，孔位综合检具替代三坐标测量机，大大提高生产率，降低质量成本，提高产品质量和检验效率，在机械加工领域（尤其是在大批量生产中）起着举足轻重的作用，还可以更好地参与市场竞争，提高产品的市场竞争率。

参考文献：

[1]成大先.联接与紧固.机械设计手册.单行本.北京：化学工业出版社，2004.1.

[2]国家机械工业委员会.位置量规，GB8069-871987-07-14.

[3]陈于萍，高晓康.互换性与测量技术，（第二版）.高等教育出版社，2005.7.