汽车B柱下内加强版检具设计.docx
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汽车B柱下内加强版检具设计
目录
第1章：
绪论5
1.1选题背景5
1.2检具概述5
1.3检具研究的意义6
1.4检具的发展趋势7
第2章：
零件分析9
2.1、零件的作用9
2.2．零件的检测要素工艺分析10
第3章：
检具设计分析11
3.1、GP50检具的要求11
3.2、GP50检具设计原则12
3.2.1可靠性12
3.2.2便于加工装配12
3.2.3符合相关标准13
3.3、GP50检具定位方式13
3.4、GP50检具加紧16
第4章：
GP50检具的工艺分析25
4.1工艺流程分析25
4.2对底板的工艺分析25
第5章：
总结32
第6章：
参考文献33
第1章：
绪论
1.1选题背景
本设计题目来源于社会实际,本课题主要是五菱汽车GP50B柱下内加强版检具设计，提高我们对检具行业和检测技术的了解，掌握零件的设计，更熟练的使用制图软件，为便于我在将来到岗位上尽快的投入工作状态。
所以提前我的对这方面知识有一些了解。
1.2检具概述
检具是工业生产企业为控制产品的各种机械尺寸而特制的一种专用测量工具，适用于大批量生产的产品，如汽车零部件等，以替代卡规、塞规、三坐标测量机等测量工具。
游标卡尺，深度尺属于量具，非检具。
检具分单件检具和综合检具两种。
单件检具适用于对单个专用零件的检测，而综合检具是用于对各种零件如轴类零件、箱体类零件等多个尺寸的综合检测。
所设计单件检具应具有足够的测量精度，应具有足够的测量效率，结构应尽量简单，应具有经济性。
综合检具是组合检具，综合检具由定位装置、夹紧装置、测量装置和辅助装置组成。
检具是由一系列机械零部件组合而成的简易检具台设备，主要由底板、检测块、直角座、导向座、锁紧装置、定位块、检测滑块和手柄杆组成。
GP50检具适用于检测薄板类零件，检测薄板类零件的孔和槽。
该检具的底板用于固定检测座、直角座、导向座、锁紧座、定位座等用于对被检测的轴承定位零件。
定位座、直角座、锁紧螺钉和量棒对被检测轴类定位，检测座、检测滑块、手柄杆、球头和检测座盖板构成的机构对轴类零件的槽宽度进行检测。
大型检具采用钢骨架结构或板式结构，（底座在400X600以下用板式结构）凡重量在20kg以上的检具应在适当位置设置4个起吊棒，设置的位置须考虑起吊平稳、起吊钩高度应保证钢丝绳不与检具构件发生干涉。
检具放置时，基准面不应着地。
底座下面应有支撑。
钢骨架结构的检具应设置滚轮。
检测座装置采用可拆卸结构，以便对检具进行校验。
手动夹紧装置及检测滑块装置应设置在检具的合理位置，操作灵活，锁紧稳定可靠，不与其它构件发生干涉，夹紧方向应与应与零面垂直。
1.3检具研究的意义
随着现代科学技术的发展，检具作为检查产品的专用设备在工业、汽车、国防、航天、科研以及零部件加工车间等使用日益普遍，现已成为机械制造业的各个领域中不可缺少的通用机械产品。
当前，检具生产行业正处于一个非常有利的发展时机。
这是因为：
一、国有经济持续稳定发展。
国家为了发展制造业，固定资产投资逐步扩大，推出了很多项对机械厂有利发展的措施，机械加工需要大量的检具配套。
二、随着WTO的加入，国际贸易门坎降低以及发达国家调整产品结构，中国正逐渐成为世界上最大的加工厂这一趋势的显现，检具产品的加工制作面临更大的发展空间。
检具是工业生产企业为控制产品的各种机械尺寸而特制的一种工具，适用于大批量生产的产品，如汽车零部件，以替代专业测量工具，如卡规、塞规、位置度检具等。
制造业的发展和需求，推动了检具工业的发展。
近年来，在满足检测控制的要求，对检具的构造、材料和生产工艺等方面，对如何做到更好地提高性能、降低成本等也予以密切关注。
本课题主要针对检具零件的结构、检具的组装，结合国内外检具的运用现状和发展趋势，进行检具零件的设计、加工工艺过程的设计以及夹具的设计等工作。
在明确设计任务和设计要求，不要偏离题目的前提下，仔细研究设计方案，理清设计思路，使设计过程清晰化、简洁、准确。
其中主要包括检具的三维成型和加工工艺规程的设计。
一般情况下，一个零部件至少需要一个检具。
当被测工件固定在专用检具上后，质量控制工程师使用手工工具如塞尺、量表等测量工件与检具之间的误差。
这里，检具是所有测量的参考和基准。
所以，这种专用检具的制造和装配精度决定了产品尺寸误差检测的可靠度。
一旦检具本身有误差时，产品质量就可能出现严重问题。
因此，专用检具的定期和不定期检定就非常重要，以确保检具不至于因为变形而不在可用状态。
另外，传统检具通常是无法重复使用的，而柔性检具通过调整和重新标定，几乎全部可以重复使用，相比之下，柔性检具的经济性是显而易见的。
从趋势上看，误差检测的自动化和系统的重复使用性是检具的发展方向。
1.4检具的发展趋势
欧美作为机械制造业的发源地，也是经济最发达的地区，代表了检具设计与制造的最高水平。
几十年来，随着国外大型成套技术的发展，出现了一系列新型成套设备与单机。
与检具有关的新型成套设备发展的特点是测量精准全面、高效率和简捷方便。
随着各类成套设备、工艺流程和性能的改善，国外检具的系列品种还在不断增加。
近年来，世界主要工业国经济复苏，国际市场对精密测量仪器，尤其是综合检具的需求出现了高速增长的势头。
随着国外大型成套技术的发展，出现了一系列新型成套设备与单机。
与检具有关的新型成套设备发展的特点是测量精准全面、高效率和简捷方便。
随着各类成套设备、工艺流程和性能的改善，国外检具的系列品种还在不断增加。
近年来，世界主要工业国经济复苏，国际市场对精密测量仪器，尤其是综合检具的需求出现了高速增长的势头。
目前，国外发达国家对检具已达到相当的要求，并且还在逐年提高。
随着新技术的发展，综合检具朝着使用方便，应用范围更广，成本更低方向发展。
综合检具产业态势的变化会随着市场的变化而发展。
技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。
随着我国垂直度和深度综合检具市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。
了解国内垂直度和深度综合检具生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。
据中国机床工具工业年鉴的统计资料表明，近年来我国工具行业（包括刀具和量具量仪制造）有了长足的发展。
在高端检具领域，由于受加工工艺、材料等方面的制约，国产检具在质量上、产量上还与国际知名品牌存在着差距。
国内检具企业应抓住产业结构调整的良好机遇，走自己的路，要不断强化技术改造和创新，缩小差距，把自己的品牌做大做强。
2002年以来，世界机床行业呈现快速增长态势。
中国进入WTO后，检具和量具产品的实用性能、可靠性等有了明显提高、出口量有了大幅度增加的同时，国内市场的开拓推广也得到了发展，国内销售量也有了大幅度的提高。
但是，和国外先进综合检具产品和技术相比仍有较大差距，特别是普通性能的检具、尤其是量大面广的柔性检具，行业内存在着严重的低价销售、恶性竞争的局面。
令人感到宽慰和欣喜的是，国内检具制造企业，近年来在柔性检具的自主开发上加大了投资力度，柔性检具是具备可调、大部分部件可以重复使用的专用尺寸误差检测工具。
柔性检具可以通过适当调整完成对不同型号或产品的检测，所以具备一对多、所占空间小、材料浪费少的特点。
同时，柔性检具通常是模块化结构，制造周期通常都比较短。
世界制造业的中心正逐步向我国转移。
在经济全球化的今天，世界制造业的中心正逐步向亚洲和中国转移。
改革开放、国民经济的快速发展，尤其是我国在进入WTO后，促进了我国制造业的蓬勃发展；汽车制造业、航空制造业、家电制造业的发展，大大推动了我国检具、柔性检具综合检具的发展。
综合检具的国内外市场空间巨大，发展前良好。
第2章：
零件分析
2.1、零件的作用
题目所给定的零件是五菱GP50汽车B柱下内加强板，如下图所示。
它位于车门柱内，主要作用增加车门的强度。
使汽车车门更加牢固实用且轻巧。
2.2．零件的检测要素工艺分析
由零件图可知，该零件的薄壁型冲压件，冷冲压而成，可知所设计的检具应具有检测以上配合面及配合孔的功能。
第3章：
检具设计分析
3.1、GP50检具的要求
检具是工业生产企业为控制产品的各种机械尺寸而特制的一种专用测量工具，适用于大批量生产的产品，如汽车零部件等，以替代游标卡尺，深度尺，三坐标测量机等测量工具。
单件检具是用于对单个专一零件如轴类零件、箱体类零件等多个尺寸的综合检测。
单件检具由定位装置、夹紧装置、测量装置和辅助装置组成，GP50单件检具由底板、焊接架、检测块、定位块、夹紧装置、锁紧螺钉、定位销、导向衬套、止通规、卡规、检测滑块盖板手柄杆组成，在设计GP50单件检具这些部件时，应保证检具具有足够的测量精度，强度，应具有足够的测量效率，结构应尽量简单，应具有经济性。
设计要求如下：
（1）作为对设计的控制，设计方应参考概念方案书和其书面描述。
（2）所有的图纸应能将尺寸精确地标注出来。
另外：
检具设计图必须包括在检具上的被测零件轮廓图（虚线）。
检具原材料清单应包括原材料的尺寸，所有标准件应国家标准。
为了澄清制造要求，检具零件图应与检具总图分开。
所有的尺寸应以公制表示。
（3）在选择材料、导板、销、定位夹紧装置时，应考虑检具使用的环境，以确保检测夹具在现行生产的有效期内保持其原有的功能。
（4）定位基准的方案必须应用于检具设计图纸中和检具上，一般概念是：
将被测零件定位在由第一定位面，第二定位面，第三定位面（译注：
6点定位原则）组成的三维空间中。
（5）定位基准孔的定位装置。
不用作定位装置的检验销不能限制非规定定位基准的任何方向的被测零件的运动。
这种情况可使用导轨或可移动的检具零件来允许被测零件在非定位方向上的移动。
但是，只有使用高精度的导轨才能不影响规定的定位装置的定位精度。
对定性型检具的检验销需充分运用最大的允许公差，即用于检测被测零件的检具上的定位装置应按最大实体条件（MMC）制造。
这种销可能装在一个导板或可移动的零件上以允许在非定位方向上的移动。
对定量型检具的所有基准定位销均不考虑其尺寸大小（独立原则），并将被测零件准确地定位在规定的定位基准方向上。
（6）在检具设计图上无需标明常规的制造注解。
（如螺钉等）。
（7）检具设计中应确定在被测零件检测中应用的每一检具零件，包括测量销的尺寸。
此外，还应确定所有可拆卸及可互换的检具零件，并注明它们相关功能。
（8）为了保证从制造到认证中尺寸测量的一致性，设计中应包括注明的坐标测量的基准起始点。
这些点可以是工装球、销子、零位块或基座上其他一些可以清楚识别的区域。
（9）检具设计应做到：
每个检具零件在其任何活动位置上都不会超出检具的基座。
检具设计图中没有必要标注重复或左右的对称，在实际可行时，只要注明特有的、单侧的细部即可，并加上“除已指出部分外对中心轴对称”的附注。
（10）对检具设计的任何更改，都应该用文字数字按顺序注明于附于第一页右上角的更改通知栏内，并且在整个设计中合适之处圈出。
每一更改项都应有一简短的参考适当EWO或工程更改号码的更改说明。
（11）在最终的设计稿中应该包括使用该种检具的操作指导和/或操作顺序，在适用的情况下应考虑使用多种语言的操作指导。
3.2、GP50检具设计原则
3.2.1可靠性
工作可靠即能在寿命期限内正常发挥其功能。
每一个机械零件在机器中必然有一定的功用，有些关键零件对机器正常工作有决定性作用。
要把机械零件设计放在设计机器的系统工程中进行，通过科学设计，务必保证机械零件工作可靠。
影响零件是否可靠工作的因素有：
强度、刚度、寿命、振动稳定性、精度、摩擦磨损等。
在设计机械零件时，要仔细考虑所有细节，比如：
操纵手轮要防滑，操纵力要在人力范围内；噪音不要超标；不要污染环境、体积要小、安全性高、维修方便、环境变化的影响等。
3.2.2便于加工装配
机械零件要有良好加工和装配工艺性，以缩短制造周期、提高企业反应速度，增强企业竞争力，降低成本。
3.2.3符合相关标准
设计师首先是国家公民，要遵守国家法规和有关规定，如标准、专利法、商标法等。
要尽量使用标准化的零件，以提高产品质量、合理简化品种、缩短设计制造周期、降低制造成本、保护环境。
3.3、GP50检具定位方式
零件定位一般通过3个平面，即第一基准（A）、第二基准（B）、第三基准（C）第一基准需要3个或更多的接触点；第二基准需要2个接触点；第三基准需要1个接触点，即3—2—1原则。
但在实际生产中很少用“点”来定位，大多数用定位元件的“面”来代替“点”。
GP50检具的定位方式及定位元件的构成与零件的形状、尺寸、精度有关。
应尽量选择重心平面作为第一平面，以便于零件在重力的作用下与基准面接触。
该检具以3—2—1定位原则作为规范，对综合检具进行定位装置设计，以保证对被检测零件的定位。
定位装置如下图五个黑色的基准块和两个红色的定位销同时限制了六个自由度
由上图知道GP50检具的定位装置有定位座、活动式定位销、定位基准块组成，通过上述部件对零件进行定位。
定位座及定位块用来放置零件，并起到对零件的定位作用，定位销插入零件的孔中，对零件进行导向，同时也对零件的孔进行检测和对零件完成定位。
图4-1 定位快
定位块是对零件的定位关键部件，同时起到支撑零件的作用，由于定位块是接触零件的部件而且精度要求比较高，因此定位块极易磨损，所以选T10A为材料，淬火55～60HRC，此定位块为Φ8X3mm的圆柱块，上偏差为+0.02，下偏差为0.012。
主定位销如图4-2
副定位销如图4-3。
图2-2定位销
定位销与衬套间隙配合配合，其中分为柱定位销和副定位销，主定位销为锥销，消除两个自由度，精度要求高，副定位销为圆柱销，配合主定位销消除一个自由度，定位孔的上偏差为+0.02，下偏差为0，销子上下偏差计算，上偏差选为0，下偏差为-0.02。
取定位销的上偏差为0，下偏差为-0.02，定位小导向部分的上偏差为-0.002，下偏差为-0.01，带入计算，
ES=+0.02 , EI=0
es=0 , ei=-0.02
最大间隙 X =ES-ei=+0.012-（+0.012）=0.04
最大过盈 Y =EI–es=0–（+0.020）=0
配合公差=0.02-（-0.020）=0.040，在允许的误差范围内。
定位销上端直径尺寸为Φ8，上偏差为0，下偏差为-0.01，长为10mm，根据被检测零件的误差允许值。
在定位座与定位销之间取形位公差为0.02。
即去定位销与基准的垂直度取为0.02。
图2-1 导向衬套
定位销是对零件的定位关键部件，选用直销，定位销安装在定位座中间的孔，定位销，选T10A为材料，淬火55～60HRC，定位销下端直径尺寸为Φ6，上偏差为+0.02，下偏差为0.012，长为20mm，以便于和定位座连接。
为了满足对零件的检测要求，定位销上端直径尺寸为Φ8，上偏差为0，下偏差为-0.01，长为14mm，定位销如图2-2。
3.4、GP50检具加紧
考虑到零件在机构上的装配关系，当零件放在检具的基准面上时，可以用夹钳夹紧装置，将零件和基准面相贴合。
另外夹紧装置应具有足够的刚性，并使零件变形最小，所以夹紧装置的夹头应该与基准面垂直。
锁紧装置由7型支座和锁紧压头组成，锁紧座选用45号钢，调质27～33HB；锁紧压头选用橡胶以便对零件进行夹紧。
夹紧力作用点是指夹紧时，加紧元件与零件表面的接触位置。
它对零件的夹紧稳定性和变形有很大的影响。
在对零件的夹紧过程中，选择夹紧力作用点时，要考虑几个因素：
1、夹紧力应落在支撑元件上或几个支撑元件所形成的支撑平面内。
2、夹紧力应落在零件刚性较好的部位上。
3、夹紧力应尽可靠近工件面，可以增加夹紧的可靠性，防止和减少工件的振动。
夹紧力的方向是与工件定位基准所处的位置，以及工件所受外力的作用方向等有关。
考虑夹紧力的方向时应该：
垂直于工件的主要定位基面，以保证精度。
夹紧部位应该有利于减少所需要的加紧力的大小。
夹紧力的大小对检测零件装夹的可靠性，零件和锁紧螺钉的变形，夹紧装置的复杂程度等都有着很大的影响。
因此，在夹紧力的作用点和方向确定之后，还要恰当的夹紧力大小。
图2-6 夹钳组
4.1、测量元件分析
图2-5 检测销
图2-5 划线销
检测元件包括检测销，划线销，卡规等。
检测销的主要作用时检测孔的大小偏差，而划线销的作用则是检测孔的位置度。
为了保证销子的检测精度，销与检测本体配合时采用衬套导向。
衬套与检测销采用间隙配合。
要求间歇在0.002～0.004之间。
孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸，所得之差为正时，此差值称为间隙，由于孔、轴是有公差的，所以，实际间隙的大小将随着孔和轴的实际尺寸而变化。
孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸，所得的代数差，称为最大间隙（X）。
孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差，称为最小间隙（X）。
考虑到连接轴的孔与槽之间的检测距离为A，所以在安装检具的量棒时，要保证量棒中心线与滑块中心线的距离也为A，就必须使导向座的中心和检测座的中心距离为A，
A=160-75-30/2-35.5=34.5mm
连接轴的孔为Φ10mm，上偏差为0，下偏差为-0.005，槽为15.07mm，上偏差为0，下偏差为-0.01。
检测距离的上下偏差为，
ei=0+0=0
es=-0.005-0.01=-0.015
综合检具的定位系统，符合6点定位原则，完成了对零件的全面定位，使综合检具在检测的时候，更好的检测出零件合格与否。
图2-9 树脂本体
树脂本体放置是按照车体坐标放置，或者依车体坐标轴向转90度。
树脂本体是用来检测零件是否合格的装置，它是以零件的表面偏置3mm面做成的检测座，通常检测零件表面所选择的有3位面检测，5位面检测，其检测原理是通过配合止通规检测零件的表面。
所以检测装置的精度要求一定要很高，才能检测出零件是否合格，但检测装置又不能要求太高，否则反而会把合格的零件检测成不合格品。
制造过程中采用三坐标测量仪对检测本体的检测，上偏差为0，下偏差为-0.01。
图2-9 止通规
止通规是检测零件表面的主要量具，止通规是根据零件与树枝本体间的3mm间隙进行对零件表面的检测，止通规分为止端和通端，实际测量时应尽量保持一零件表面平行，止通规的尺寸计算：
通端：
3-a/2=3-1/2=2.5
止端：
3+a/2=3+1/2=3.5
通端尺寸偏差：
上偏差0，下偏差-0.02，止端尺寸偏差：
上偏差+0.02，下偏差0。
图2-9 卡规
卡规也是检测零件表面的主要量具，卡规是根据零件与检测本体间的切齐检测，卡规主要检测被检零件的边的轮廓度，实际测量时应尽量保持一零件表面平行，止通规的尺寸计算：
a/2=1.4/2=0.7
4.1、底板设计
图2-9 底板
底板选材料为45号钢，45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工；同时，它具有较好的耐磨性、铸造性和切削性。
在底板设计中，我们对它调质270～300HB，这样，调质处理后底板具有良好的综合机械性能。
根据连接轴的零件图纸，设计出的底板，长为800mm，宽为480mm，厚为25mm；这样才能达到最佳。
对底板上表面要求表面粗糙度为0.8，其余面皆为3.2。
下面分别对定位装置、夹紧装置和检测装置在底板上的位置进行设计。
连接轴是焊接在槽型钢架上的，因此，在底板上，钻去4个孔，坐标分别为（3505、-610、1065），（3503、-610、355），（3005、-610、1085），（3005、-610、355），这四个坐标都是由车体坐标测量而得，主要的作用是加工树脂本体时起到对刀作用，同时在三坐标测量加工精度时起到基准作用。
底板上面刻有100X100的百位线，百位线上标有百位值，它是由车体坐标测量而得，所起到的作用是辅助检具测量，当遇到问题时，依靠百位线就能迅速查明零件体在车体中的为题所在部位。
GP50检具3D装配图
GP50检具工程图
第4章：
GP50检具的工艺分析
4.1工艺流程分析
本工艺流程是对该产品图纸做综合性思考，然后考虑其各部分结构形式以及个表面要加工部分的粗糙度要求、基准要求和加工定位夹紧的合理方便性以及所使用的各机床设备所制定的产品加工顺序。
其作用如下：
（1）为工艺过程卡片做好准备，工艺流程的确定正确直接关系到工艺过程的正确性。
（2）是写工序卡片的基础，工序卡片里面的定位夹紧很重要，基准的选择要恰当，工艺流程的是否正确也关系到工序卡片制定的是否合理性。
根据对GP50检具零件图的工艺分析和加工方法的基本确定，并考虑到其各表面粗糙度的不同，加工的机床设备和方法也不同。
4.2对底板的工艺分析
如下表：
湖南工程学院
机械加工工艺过程卡
产品名称
汽车检具
零件名称
底板
共
（1）页
第
（1）页
材料牌号
A3
毛坯外型尺寸
810×490×170
每毛坯可制件数
1
每台件数
1
备注
工序号
工序名称
工序内容
设备
夹具
刀具
量具
工时
准备
单件
01
下料
下料，810×490×30
锯床
02
铸造
为方便机械加工且钢度满足的情况下底板钢板采用铸造工艺
03
焊接
将底板按焊接图焊接在槽钢上，槽钢上焊接底架基准快，以便于数控加工时作为基准
焊枪
刻度尺
04
钻孔
钻中心孔￠3，精度可暂不考虑，对于M4螺纹孔可以一次性钻完再手工攻丝
XK718
虎钳
￠3钻头
游标卡尺
05
扩￠8孔
扩￠8孔，加工成型，粗糙度和精度等级应达到要求
XK718
虎钳
￠8钻头
游标卡尺
06
扩￠10孔
扩￠10孔，将￠8孔扩孔至￠10
XK718
虎钳
￠10钻头
游标卡尺
07
扩￠16孔
扩￠16孔，将￠6孔扩孔至￠16，粗糙度，0.8精度应达到要求
XK718
虎钳
￠16钻头
游标卡尺
08
扩￠29孔
扩￠29孔，将￠16孔扩孔至￠29，粗糙度，0.8精度应达到要求
XK718
虎钳
￠10立铣刀
游标卡尺
09
钻M6螺纹孔
钻￠5孔，.将￠3孔扩孔至￠5，粗糙度不考虑
XK718
虎钳
￠5钻头
游标卡尺
10
钻M8螺纹孔
钻￠6.85孔，.将￠3孔扩孔至￠6.85，粗糙度不考虑
XK718
虎钳
￠6.5钻头
游标卡尺
11
钻M10螺纹孔
钻￠8.5孔，.将￠3孔扩孔至￠10，粗糙度不考虑
XK718
虎钳
￠8.5钻头
游标卡尺
12
钻M16螺纹孔
钻￠10孔，.将￠3孔扩孔至￠8.5，粗糙度不考虑
XK718
虎钳
￠8立铣刀
游标卡尺
13
粗铣
铣削加工的轮廓
XK718
虎钳
￠50立铣刀
游标卡尺
14
精铣
铣削加工的轮廓应光滑、形位公差应符合设计求
XK718
虎钳
￠30立铣刀
游标卡尺
15
刻百
升级会员 