一種用于銜鐵鉚點落差檢測夾具的設計

巫可軍

（廈門宏發(fā)電聲股份有限公司，福建廈門 361021）

0 引 言

快速檢測夾具是生產(chǎn)車間常用的一類檢測夾具，通常用于快速檢測一些零部件的關鍵尺寸，如零部件的外形尺寸、角度、鉚點大小、各零部件間的落差等。高精度的快速檢測夾具能用于檢驗機械參數(shù)的一致性和穩(wěn)定性，從而檢驗裝配工序的穩(wěn)定性。使用快速檢測夾具收集、處理零件關鍵尺寸數(shù)據(jù)是車間質(zhì)量管控的一種重要手段，車間工藝技術人員通過分析處理收集的數(shù)據(jù)，快速調(diào)整制造工藝參數(shù)，使產(chǎn)線能根據(jù)現(xiàn)場的情況變化及時作出相應的調(diào)整，避免因反饋不及時、數(shù)據(jù)滯后等造成停機、停線及產(chǎn)生大量不良品等問題。生產(chǎn)車間通常會配備系列化的快速檢測夾具用于檢測各項工藝參數(shù)，滿足產(chǎn)線快速響應、快速調(diào)整的需求。

圖1所示的零件為銜鐵組件，是電磁繼電器的重要組成部分，其銜鐵與鉚點的落差H值是電磁繼電器的重要參數(shù)，直接決定了電磁繼電器的性能。銜鐵鉚點落差常用的公差帶標準為±0.02 mm，該尺寸檢測精度要求高，不能采用卡尺、千分尺等量具直接測量。采用常規(guī)的投影檢測方法，操作復雜，測量耗時長，測量精度比較依賴操作者的技能，不能很好地滿足生產(chǎn)車間的快速檢測需求。所以，開發(fā)新型快速檢測工具用于檢測銜鐵鉚點落差就顯得十分必要。

圖1 銜鐵組件

1 夾具結(jié)構(gòu)

為實現(xiàn)快速檢測的功能，同時滿足檢測重復性好、測量精度高、操作簡便等要求，專門設計開發(fā)了銜鐵鉚點落差檢測夾具，如圖2所示。

圖2 銜鐵鉚點落差檢測夾具

檢測夾具利用磁鐵將測量物（銜鐵）吸附在定位座的基準面上，實現(xiàn)銜鐵檢測前的準確定位。測試頭利用標準的直線滑軌改造而成，可沿著滑座左右順暢滑動，可以保證往返重復檢測的精度，測試頭的端面根據(jù)工藝需要改造成圖3的結(jié)構(gòu)，減少與標準塊的接觸面，有利于提高校準的精度；為降低測試頭的接觸電阻，測試頭的端面可采用鍍金工藝，將測試頭部表面覆蓋一層貴金屬，提高檢測的靈敏度。測試頭在復位彈簧的作用下緊貼在數(shù)顯微分頭的頭部，測試頭移動的位移可實時顯示在數(shù)顯微分頭的顯示屏上。標準塊檢測面光潔度好，平整光亮，用于檢測夾具的清零和校準。檢測夾具引進LED指示燈和微型蜂鳴器，利用導線（圖2未標示）連接各導電部分、蜂鳴器、LED燈，使用9 V電池供電，組成簡單的測試電路（圖4），用于判斷測試頭是否接觸測量物的表面。絕緣塊用于安裝檢測工裝的各組成部件，將各無關部件絕緣隔離開，避免各處短路。

檢測夾具中使用的數(shù)顯微分頭為日本三豐Mitutoyo量具,型號規(guī)格為350-253，量具顯示分辨率為0.001 mm，測量精度為±0.002 μm。該量具有2種測量方式：絕對值測量和相對增量測量，便于提高測量效率。上文講述的使用方法，就是采用相對增量測量的方法，方便現(xiàn)場檢測人員直接讀取相對的落差值。

圖3 改造后的測試頭

圖4 測試的電路示意圖

2 使用方法

以圖1零件為例，簡單介紹該檢測夾具的操作方法。操作過程分兩部分：基準清零和落差檢測。

1）基準清零。將標準塊吸附在定位座上，順時針旋動數(shù)顯微分頭的手柄，推動測試頭向標準塊靠近；測試頭接觸標準塊測試面時，檢測電路導通，LED指示燈發(fā)光，同時蜂鳴器報警，提示測試頭到達基準位置；利用數(shù)顯微分頭的清零按鈕將數(shù)值清零；逆時針旋動數(shù)顯微分頭的手柄，將測試頭退離測試區(qū)域，將標準塊取下，完成基準清零操作。

2）落差檢測。把需檢測的銜鐵吸附在定位座上，順時針旋動手柄，推動測試頭向鉚點靠近；LED燈亮時，停止旋動，此時顯示屏上的數(shù)值就是檢測的落差H值。為提高測試精度，可在測試頭抵近鉚點時，緩慢旋動手柄，控制測試頭進給速度，讓測試頭緩慢接觸鉚點，避免測試頭移動速度過快影響檢測結(jié)果。檢測結(jié)束后，逆時針旋動手柄，取出被測的銜鐵零件。3 檢測夾具測量系統(tǒng)分析

表1 銜鐵鉚點落差的檢測結(jié)果

為了評估該落差檢測夾具的能力，我們利用Minitab軟件采用方差法對檢測夾具進行測量系統(tǒng)分析。測量系統(tǒng)分析（Measurement System Analysis，MSA）是工程應用領域中對測試系統(tǒng)進行質(zhì)量管理的統(tǒng)計方法之一，用統(tǒng)計方法分析測量數(shù)據(jù)，可以檢驗設備的測量精度，從而科學地評價檢測夾具的質(zhì)量水平。量具或快速檢測夾具在投入使用前，都必須經(jīng)過嚴格的測量系統(tǒng)分析，判定量具或檢測夾具是否滿足測試要求，并決定量具或檢測夾具能否投入現(xiàn)場使用。

按照測量系統(tǒng)分析的要求，準備10個銜鐵樣品并做好編號標示。安排3名操作人按照上述的落差檢測操作方法進行數(shù)據(jù)測量，每人對10個銜鐵樣品各測量3遍，按樣品編號順序?qū)?shù)值記錄下來，得到90個測量數(shù)據(jù)，見表1。利用Minitab的量具研究工具對90個數(shù)據(jù)進行處理分析，軟件自動生成相關的分析圖表，并得到分析結(jié)論。

在評價測量系統(tǒng)的性能時，通常采用如下標準:當R&R＜10%時，測量系統(tǒng)的質(zhì)量水平很好，完全可以接受這個系統(tǒng)的使用;當10%＜R&R＜30%時，測量系統(tǒng)的質(zhì)量水平較好，還可以接受系統(tǒng)繼續(xù)使用;當R&R＞30%時，測量系統(tǒng)的質(zhì)量水平不好，完全不能接受這個系統(tǒng)，必須改進系統(tǒng)。圖5的分析結(jié)果顯示：量具R&R=2.85%＜10%，可區(qū)分的類別數(shù)為49＞5，表明測量系統(tǒng)良好，檢測夾具能滿足使用要求。在Minitab軟件運行中選擇交互式R&R的分析方式可以完全體現(xiàn)重復性和再現(xiàn)性，可以研究操作者、被測樣本和檢測夾具它們之間的交互影響，圖6為Minitab軟件自動生成的R&R（方差分析）統(tǒng)計圖表。

圖5 分析結(jié)果

圖6 R&R（方差分析）統(tǒng)計圖表

4 結(jié)語

該檢測夾具已在各車間推廣使用，可實現(xiàn)快速檢測落差參數(shù)，采用數(shù)顯量具顯示測量數(shù)據(jù)，方便現(xiàn)場直接讀取數(shù)值，也可通過數(shù)據(jù)采集模塊直接將數(shù)據(jù)上傳至SPC離線檢測系統(tǒng)，利用檢測系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)分析處理功能，生成相關的檢測報表，指導生產(chǎn)現(xiàn)場的質(zhì)量管控工作。將該夾具檢測的數(shù)據(jù)與工具顯微鏡檢測的數(shù)據(jù)對比，誤差基本一致，說明使用該夾具測量落差參數(shù)是可行的。該夾具通過了上述的測量系統(tǒng)分析（MSA）判定,

解決了原有檢測方式的各種弊端，達到了設計要求，可在類似的產(chǎn)品上進一步推廣使用。

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