检验圆孔轴线到实体边界专用检具设计

杨顺利，伦安国，马文朋，王振中，王翠青

（河南天海电器有限公司，河南 鹤壁 458030）

在整体注塑模具设计过程中，对于带圆孔的钣金件在整体注塑模具设计时常被用来定位。整体注塑模具对圆孔轴线到实体边界尺寸稳定性要求严格，如果该尺寸生产过程不稳定超差，整体注塑时极易导致漏铜、毛刺、注不满等一系列品质问题。长期以来对圆孔轴线到实体边界尺寸批量检验比较困难，原来的检验方法只能借用影像仪或三坐标抽检测量，无法做到100%过程监控，该方法在生产现场过程控制有一定局限性。为使钣金件尺寸满足工程和生产的工具要求，尽可能减少批量生产过程偏差，钣金件圆孔轴线到实体边界尺寸需要100%检验。针对这种情况本文研究设计专用检具用于满足工作需求。

1 端子圆孔φ6.5±0.1轴线到实体边界尺寸6.85±0.2检具设计概述

1.1 方案讨论

设计检具目的是为了定性检验判定圆孔轴线到实体边界尺寸6.85±0.2，为了使检具能够达到判定精确、操作简单、不受地点限制等检验要求，设计时进行了2套方案的比较探讨。

1.1.1 第1套检具方案

图1中尺寸②为金属端子圆孔轴线到边界尺寸的技术要求。

图1 钣金端子技术要求

解决尺寸6.85±0.2检具设计思路必须解决以下3个关键问题。

1）关键问题1：如果使用机械结构检具管控，圆孔轴线必须通过基准模拟器等价转换成可以接触的基准边界。

对于关键点1设计基准模拟器，前提是圆孔大小必须合格 （可采用止通规判定）。设计针对图1尺寸①圆孔6.5±0.1的锥形销基准模拟器，图2圆孔轴线到实体的边界距离为a，图3锥形销上端圆柱销外边界到规定边界距离为b。在ASME Y14.43-2003标准中可知，当锥形销与圆孔配合时锥形销的轴线可模拟等价为圆孔的轴线，实现对b尺寸控制转化等价于对a的控制。

图2 圆孔轴线与实体边界距离a

图3 基准模拟器边界与实体边界距离b

2）关键问题2：检具的通止端尺寸和公差的确定。设计针对锥形销基准模拟器上端圆柱销外边界到实体边界距离之间尺寸b止通规，根据b几何尺寸确定检具止通规尺寸，根据a的公差确定检具的公差，按照检具公差分配原则：工件公差的5%作为检具加工制造误差，另外的5%用于检具磨损许可，合起来检具总共公差为工件公差10%。

3）关键问题3：钣金端子自由度约束。物体在空间坐标系中自由度为6个，X、Y、Z 3个方向移动和绕X、Y、Z转动。根据锥形销可限制自由度数量可知，当基准模拟器锥形销与圆孔配合时端子自由度只剩下绕Z轴转动和Z+方向移动。为防止金属端子的转动和移动，检具本体加上一个限位端面，另外检验时用手固定Z+方向移动，由此就可以满足要求。

满足以上要求的第1套检具设计方案见图4。

图4 第1套检具方案效果图

第1套方案虽然能实现检具对检验对象的定性过程控制，但在实际使用过程中发现存在以下问题：①放置钣金端子后插入定位销，再放置止通规判定，可操作性不高，效率低；②方案1对钣金端子装夹定位时，定位面尺寸外形要求严格，否则容易造成定位失效；③止通规和定位销无防跌落措施，有跌落和损坏风险，可能影响使用。

基于以上检具存在问题，放弃第1套检具方案，对检具结构优化升级。

1.1.2 第2套检具方案

为规避第1套方案存在的弊端进一步优化检具结构设计。首先对止通规移动采用限位槽滑动结构，基准模拟器 （锥形定位销）采用固定结构镶嵌在检具底座上，这样避免止通规和定位销跌落和损坏，而且方便操作。

其次采用齿条齿轮传动，结合弹簧压紧结构保证金属端子精准定位加紧和高效解锁需求。圆孔轴线到实体边界距离为a，端子厚度X（料厚度误差很小不考虑），为了增加检具强度，定位面向外偏移定量3.0，由于检验尺寸② 6.85±0.2的公差，所以金属端子外边界与基准面之间距离为3.0±0.2，转化等价示意图见图5。

图5 控制尺寸之间等价转换

基于最初3个关键点和第1套检具方案，更新优化后检具既保证测量精度可靠性，又方便操作，故采用此方案。检具结构和检验效果如图6、图7所示。

图6 检具结构图

图7 检具检验效果图

1.2 设计过程主要参数的确定

1.2.1 止通规和定位销的设计

根据图5所示尺寸范围，确定检验部分止通规尺寸。

1）通规尺寸：3.0-0.2=2.8+0.02-0.02mm，止规尺寸：3.0+0.2=3.2+0.02-0.02mm。如图8所示。

图8 止通规技术要求

2）定位锥形销尺寸：根据圆孔直径尺寸确定锥形销上下端圆柱直径尺寸，上端圆柱直径φ1=6.5-0.1=6.4，下端圆柱直径φ2=6.5+0.1=6.6，因固定销的长度尺寸L≥金属端子料厚X，顾采用锥度为1∶30。如图9所示。

图9 锥形销技术要求

1.2.2 测量能力指数的测量判定

根据ASME-Y14.43《量规和夹具定尺寸和公差原理》，对于公差大的检测参数 （通常公差在0.13以上）采用止通规测量，对于公差在0.05～0.13之间的检测参数一般采用带表类检具进行测量，对于公差＜0.05mm，一般采用气电或电感类检具测量。所有按照以上原则配置的合格检具满足测量能力要求。

2 检具实际使用验证与鉴定

1）经过长时间使用的实践证明，检具检验稳定可靠。

2）此种检验方法简单易行，操作工人可做到对工件100%检验，产品品质得到保证，检验过程也得到了简化。能及时快速检验判定产品的状态，提高了检验效率，同时监控生产过程稳定性，有效地控制加工状态，保障了产品品质。

本文所述检具已成功申请专利：一种圆孔轴线到实体边界专用检具，201921289517.1。