汽车离合器片检具设计

摘 要

随着科学技术的飞速发展，检具作为产品质量检测的专用设备，其在机械制造行业，汽车行业，航空航天，国防以及科研领域等的使用越来越多，现已成为机械行业中不可或缺的检测设备。当前，检具的设计研发，制造生产都处于非常有利的发展阶段。这是因为：1.国有经济持续稳定发展。国家为了促进机械制造行业的发展，扩大了对机械制造行业的投资，同时推出了许多推动机械制造行业发展的有力措施；2.随着WTO的加入，国际贸易组织对机械产品的要求降低、发达国家调整自己的产品结构和中国逐步成为世界上最大的工业大国这一趋势的显现；各种产品检具的研发设计，加工制造将会有很大的发展空间。检具是机械生产加工企业为了控制产品的外形和各种机械尺寸，而特殊定制的一种专用的测量工具，非常适用于大批量生产的产品，如汽车零部件等。检具可以代替很多专业的测量工具，如卡尺、卡规、塞规等量具。现如今自动化水平的提高，如果将检具融入到自动化装配生产线，不仅可以提高生产效率，还可以提升产品的质量。在制造业发展的推动下，国内的企业开始逐步研究专用检具，以代替测量工具，检测生产的产品。
本文对汽车离合器片检具进行设计，主要的内容包括：顶升机构的设计，并精准达到始末位置；夹具的设计，通过扭力开关控制夹具的夹持的松紧，防止夹持过紧坏产品件，或者加持过松影响检测精度；减速器的设计，通过减速器将伺服电机的转速降低；最后整体的控制，是通过PLC系统进行对整个系统的控制。

关键词：机械； 机械制造； 检具； 检测

1 设计方案

1.1 总体结构组成及其工作原理

汽车离合器片检具的机械系统结构功能可以分成三大部分：1、浮料机构；2、夹具及其驱动机构；3、相机及其驱动机构；
整体方案的工作原理是：将离合器片放置在离合器片限位块上，通过直线往复气缸将其顶升到检测位置，然后开使进行检测，检测过程是通过相机驱动装置带动相机进行旋转，并在指定位置暂停并拍照，一侧拍完后；再通过夹具驱动装置带动夹具将汽车离合器片固定，然后直线往复气缸退回到原始位置，再通过旋转气缸将离合器片翻转，随后直线往复气缸在升到检测位置接住离合器片，然后夹具在夹具驱动的作用下松开，并继续进行拍照；拍照过程中就直接将拍完的照片数据传动到电脑，在电脑中编辑指定的程序对这些照片进行分析，得到的结果再传递到显示器和PLC电控箱；则直线往复气缸退回到起始点，然后夹具也转回到起始位置，同时在显示器上显示该产品件“合格”与“不合格”。汽车离合器片的工作全过程均由PLC控制箱进行分步控制。

图3.1汽车离合器片检具总体装配简图

2 检具浮料机构的设计

汽车离合器片在检测过程中离合器片会进行翻转，所以要给翻转动作留有足够的空间；离合器片在检测过程中还需要有固定的检测方向；所以，还需要设计一个简单的方向限位。考虑离合器片惯性因素，所以在快到检测点时需要进行减速缓冲。

3 翻转机构的设计

离合器片有正反两面，然而检测时只有一个相机对其进行拍摄分析，所以在检测时需要将汽车离合器片进行翻转。为了使两侧夹具不产生过大的扭矩，所以两侧夹具均需要安装旋转驱动，使两侧夹具同时翻转，来减小扭力差，防止在翻转过程中两侧夹具产生扭力使离合器片的变形，而导致最终检测不合格。
翻转机构的设计有两个备选方案
方案一：电机驱动。夹具需要通过轴承座固定到夹具驱动装置的驱动臂上，电机通过蜗栓连接同样固定到夹具驱动装置的驱动臂上，夹具的驱动轴与电机的转子通过联轴器连接。
该方案可进行连续同方向进行旋转，但该方案转到指定角度后没有固定装置，还需要添加限位装置将其固定后才能进行拍照检测。而且机构相对复杂。
方案二：旋转气缸驱动。该驱动方式可将旋转气缸固定到夹具驱动装置的驱动臂上后，可通过夹具连接座直接固定到旋转气缸上，旋转气缸到极限位置时还有液压缓冲装置，来减小转动惯量。
该方案虽不能进行连续同方向翻转，但旋转气缸自带限位装置和液压缓冲装置，并且该装置的结构简单[9]。所以选用旋转气缸进行驱动。
旋转气缸传动简图如图3.3所示

图3.3旋转气缸传动简图

3.1 夹具的设计

夹具设计的基本要求
(1)夹具的设计应与零件的精度等级相同；
(2)可以提高加工生产效率；
(3)操作安全、简单、省力；
(4)较低的成本且有一定使用寿命；
(5)夹具的组成元件满足“三化”要求：通用化、标准化、系列化；
(6)良好的结构工艺性：便于制造、检验、装配、调整、维修[10]。
根据夹具的设计要求和汽车离合器片的分析，夹具选用半环形分三个部分设计：夹片，与离合器片边缘接触部分，材料用pom材料，该材质具有良好的物理，机械和化学能，尤其是有优异的耐摩擦性能。加强板，两个夹片之间间夹着4mm厚304不锈钢板对其的强度进行加强；联接座，末端连接联接座实现与旋转气缸的连接。
夹具装配图如图3.4所示

图3.4夹具装配简图

4 三维建模

4.1 夹具驱动装置的建摸

夹具驱动装置建模装配如图4.6所示：

图4.6夹具驱动装置部分装配图

4.2 相机驱动装置的建模

相机驱动装置建模装配如图4.14所示：

图4.14相机驱动装置装配图
其中主要部件包括：电机（图4.15），蜗轮蜗杆减速器（图4.16），相机连接臂（图4.17），工业相机（图4.18），相机连接臂挡板（图4.19），工业相机固定夹（图4.20）

图4.15电机 图4.16蜗轮蜗杆减速器

图4.17相机连接臂 图4.18工业相机

图4.19相机连接臂挡板 图4.20工业相机固定夹

5 结 论

在设计汽车离合器片检具之前，首先要将该产品的各方面的要求研究透彻，包括装配、外观以及功能功能等方面。只有全面、深入地了解了产品的各方面的功能，所设计的检具才能有针对性，才能正确的、有效地完成产品各个方面的检测要求！其次需要对汽车离合器片进行全方面的分析和了解，来确定汽车离合器片检具的各个检测步骤及检测工具，同时充分地学习，研究检具的检测方法和检测技术。最后一定要仔细的分析客户所给的仕样书，仕样书里有客户对产品检测的检测步骤及详细要求，并对这些步骤及要求做好分析和理解工作。
在设计检具的过程中，需要考虑的主要因素有：
1基准的选择：检测过程中所有数据的检测基准，要与制品基准、设计基准、加工基准等所有的基准都重合，若不能使其所有基准完全重合，也可以转换基准，要选择产生误差最小转换基准。
2定位问题：在检具中要对运动的部件和可拆卸的部件等的重复定位进行设计，既要保证其检测精准，又要保证其拆卸方便。
3在设计过程中，要尽量多地在脑海中模拟所要检测的产品的装配过程，即对产品的定位，先安装哪里，再安装哪里！要将产品的要求及检测要求贯穿于设计过程！