螺塞軸向尺寸自動測量裝置的設(shè)計與應(yīng)用

袁曉斌

摘要： 螺塞在汽車發(fā)動機零部件中的機油泵上應(yīng)用極為常見，其裝配關(guān)聯(lián)的軸向尺寸不能直接人工測量獲取，但該尺寸又直接影響機油泵限壓閥開啟性能。所以，我們設(shè)計及應(yīng)用了一種螺塞軸向尺寸自動測量裝置，完全解決了工序?qū)|(zhì)量、工效的要求。

Abstract： Screw plugs are commonly used in oil pumps in automobile engine parts. The axial dimensions associated with their assembly cannot be directly measured manually， but this dimension directly affects the opening performance of the oil pump pressure limiting valve. Therefore， we designed and applied an automatic measuring device for the axial dimension of the screw plug， which completely solved the requirements of the process for quality and work efficiency.

關(guān)鍵詞： 螺塞;機油泵;自動測量

Key words： screw plug;oil pump;automatic measurement

中圖分類號：TP274.2?????????????????????? ?????????????? 文獻標識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1674-957X（2021）21-0026-03

1? 產(chǎn)品零件與工藝要求

螺塞是汽車發(fā)動機機油泵上最為常見的零件之一，其裝配關(guān)聯(lián)的軸向尺寸在加工過程中是一個間接獲得的尺寸。受螺塞加工工藝的影響，其尺寸精度并不高，經(jīng)常出現(xiàn)超差。圖1是一汽錫柴某款發(fā)動機機油泵的限壓閥螺塞，其中，尺寸L就是裝配關(guān)聯(lián)的軸向尺寸。

圖2是螺塞在機油泵限壓閥結(jié)構(gòu)狀態(tài)，從圖中可以看出，尺寸L會直接影響彈簧的壓縮長度，進而影響限壓閥的開啟壓力性能。

要獲取尺寸L的具體數(shù)值，常規(guī)的游標卡尺測量方式要測量2個數(shù)值，再去計算獲取，非常麻煩，也不便于車間現(xiàn)場操作。

工藝要求設(shè)計一種快速檢測裝置，在螺塞裝配前檢測、識別尺寸L。檢測和識別過程要盡可能的自動化，以簡化工作量，杜絕不合格品流入下道工序。

2? 螺塞測量裝置設(shè)計

2.1 測量原理

根據(jù)裝配狀態(tài)，螺塞測量時可以垂直放置（軸線垂直水平面），并以螺塞A面為基準、固定面，壓緊螺塞，再用直線位移傳感器檢測B面，見圖3。預設(shè)固定基準數(shù)值F，位移傳感器基本壓縮量H，再與位移傳感器的移動量F相加減，即可得測量值L。

其中，基準數(shù)值F的選擇應(yīng)與L接近，再圓整，如L=3.7±0.2，則可將F取數(shù)為4;位移傳感器基本壓縮量H一般不超過傳感器行程的1/3，圓整即可。

測量后臺計算公式：L=F+（H-H±F）。

測試計算實例：

①F=4，H=5，位移傳感器實際壓縮量4.98，L=4+（5-4.98）=4.02。這種狀態(tài)說明傳感器壓縮量少了，L尺寸就大了，與零件實際狀態(tài)相符。

②F=4，H=5，位移傳感器實際壓縮量5.15，L=4+（5-5.15）=3.85。

這種狀態(tài)說明傳感器壓縮量多了，L尺寸就小了，與零件實際狀態(tài)相符。

2.2 測量裝置動作流程設(shè)計

人工將螺塞放入測量裝置→按啟動按鈕→自動壓緊→自動測量→自動計算，判別→壓緊自動松開，傳感器復位→人工取下螺塞，合格品進入下工步裝配，不合格品進入帶感應(yīng)的不合格品存儲盒。

2.3 測量裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

該裝置主要由上固定板、壓釘、測頭、氣缸、直線位移傳感器、底板、墊板、支撐板等零部件組成，結(jié)構(gòu)見圖4。

圖示狀態(tài)為壓緊檢測狀態(tài)。

起始狀態(tài)時，氣缸壓板處于打開狀態(tài)，人工將螺塞放入上固定板孔內(nèi)，按啟動按鈕，該裝置將自動壓緊，自動檢測，后臺及屏幕自動計算、顯示、判別。

①直線位移傳感器的選擇。

選擇較為常見的接觸式直線位移傳感器，在某品牌中選擇其最小行程25mm，其實物樣式見圖5。

該傳感器測桿是彈簧復位，其分辨率為0.02，線性精度±0.1%，完全可以滿足尺寸公差±0.2的精度要求。

②螺塞壓緊結(jié)構(gòu)設(shè)計。

螺塞自動壓緊優(yōu)先選擇氣缸壓緊，其壓緊力只需克服傳感器測桿彈簧力，并能將螺塞A面穩(wěn)定壓緊在固定板上即可。該裝置設(shè)計選擇？覫25的轉(zhuǎn)角氣缸（轉(zhuǎn)角氣缸的壓緊力偏小，但其壓緊方向是垂直的，符合測量壓緊的要求，且轉(zhuǎn)角氣缸打開空間大，便于操作），工廠壓縮空氣氣壓0.4MPa時，其理論夾持力約13.7kg，可滿足使用要求。

氣缸壓板上還需要設(shè)計壓釘，為減少壓緊沖擊對螺塞的影響，可選擇增強尼龍材質(zhì)，并在壓緊端面進行掏空處理，以確保能均衡壓緊在螺塞端面。見圖6。

③測頭設(shè)計。

直線位移傳感器測桿自帶球面測頭，如直接使用球面測頭，其與螺塞測量面B的接觸則為點接觸，不能有效反應(yīng)螺塞整個B面的狀態(tài)。

重新設(shè)計測頭，其接觸端面面積基本模擬與螺塞B面接觸的彈簧端面面積，確保測試過程能真實反應(yīng)使用狀態(tài)。測頭樣式見圖7。

傳感器自帶球面測頭需要拆下，自制測頭再通過螺紋安裝到測桿上，測頭端面需要熱處理，確保硬度不低于45HRC。

④測量裝置主體支架設(shè)計。

考慮到操作便利、制造簡單、維護方便，將該裝置的主體支架設(shè)計成C型結(jié)構(gòu)，并采用螺釘及定位銷連接的方式，將上固定板、支撐板、底板等零件組合成支架部件，見圖8。

主體支架中，上固定板與螺塞測量基準A面接觸，應(yīng)設(shè)計避空結(jié)構(gòu)，并進行硬度不低于45HRC的熱處理及精加工。

3? 現(xiàn)場應(yīng)用狀態(tài)

3.1 實物狀態(tài)

見圖9。

該裝置安裝在裝配線上限壓閥裝配單元區(qū)域，其電氣控制及屏幕系統(tǒng)也集成在裝配線限壓閥裝配單元上，其一鍵操作需要單獨設(shè)置一按鈕。

3.2 測量裝置驗證數(shù)據(jù)/MSA

該測量裝置MSA測算值見表1（原始表格為EXECL表格，計算區(qū)域為自動公式計算）。

以上表自動計算（要對應(yīng)EXECL表格文件）得出，該測量裝置的重復性未超過10%，完全可以接受。

4? 結(jié)語

該裝置在機油泵總成裝配線上限壓閥裝配工序應(yīng)用，操作簡單、方便，測量數(shù)據(jù)準確，可靠性極好，完全能滿足測量、工效的要求。目前，在公司已推廣應(yīng)用接近20套，從未出現(xiàn)過測量失效的問題。

從設(shè)計及應(yīng)用過程來看，該裝置是一種結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強的高效測量裝置，其測量思路具有較大的借鑒意義;該裝置已申請了實用新型專利。

參考文獻：

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