CN105215679B - 一种汽车球铰装配调试夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车球铰装配调试夹具，包括套筒、球铰压装载荷施加机构和装配过程载荷与位移反馈机构，球铰压装载荷施加机构包括调节螺母、螺杆、弹簧以及压头安装轴和压头，装配过程载荷与位移反馈机构包括力百分表、位移百分表以及基准块和底座，调节螺母、底座分别安装在套筒两端，且调节螺母与螺杆组成螺纹活动连接，压头安装轴与螺杆相对设置且分别与套筒活动套接，在螺杆、压头安装轴之间设置弹簧，压头固定安装在压头安装轴尾端，力百分表与螺杆之间固定连接，位移百分表与套筒固定连接，基准块位于力百分表、位移百分表触头下方且与压头安装轴固定连接。本发明实现了球铰产品实际装配过程的模拟与数据监测，结构简单、实施成本低。

Description

一种汽车球铰装配调试夹具

技术领域

本发明涉及汽车球铰装配夹具领域，尤其是涉及模拟汽车球铰装配过程及性能调试过程的一种汽车球铰装配调试夹具。

背景技术

在汽车球铰的装调中，最关键的是确定球销、球销套、底板与球销座之间的匹配关系。通常，在球铰产品的装调中，尺寸匹配的要求需要根据塑料球销座的实际成品尺寸来微调球销的直径、球销套的直径、球销套的深度、底板的形状等。

传统的匹配过程及球铰匹配数据的获取需要先加工上百件多个尺寸的样品进行验证，还需要在专用铆接设备上进行铆接，然后观测相应的力矩、着色等性能指标，这样不仅装调过程复杂、调试周期长，导致产品的开发进程延缓，而且制作验证样品的费用也很高，需要用较高的成本投入才能获取可靠的球铰匹配数据，因此，显著增加了球铰产品的开发成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种汽车球铰装配调试夹具，不需要专用铆接设备即可随时观测装配过程的载荷和位移参数，进而得到合理的尺寸匹配方案，而且装调简单、调试周期短。

本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种汽车球铰装配调试夹具，包括套筒、球铰压装载荷施加机构和装配过程载荷与位移反馈机构，所述球铰压装载荷施加机构包括调节螺母、螺杆、弹簧以及压头安装轴和压头，所述装配过程载荷与位移反馈机构包括力百分表、位移百分表以及基准块和底座，所述调节螺母、底座分别安装在套筒两端，且调节螺母与螺杆组成螺纹活动连接，所述压头安装轴与螺杆相对设置且分别与套筒活动套接，在螺杆、压头安装轴之间设置弹簧，所述压头固定安装在压头安装轴尾端，所述力百分表与螺杆之间固定连接，所述位移百分表与套筒固定连接，所述基准块位于力百分表、位移百分表触头下方且与压头安装轴固定连接。

优选地，还包括定位销，所述定位销贯穿弹簧，其两端分别与螺杆、压头安装轴以间隙配合方式活动套接。

优选地，所述的底座为阶梯台阶柱状底座，其最小外径端是底座螺纹连接部，其最大外径端与底座螺纹连接部之间是底座光滑接触部；所述套筒一端设置阶梯台阶状安装孔，所述阶梯台阶状安装孔中的孔径相对较小端为螺纹段，孔径相对较大端为光滑段，所述底座上的底座螺纹连接部与所述阶梯台阶状安装孔中的螺纹段组成螺纹活动连接，所述底座上的底座光滑接触部与所述阶梯台阶状安装孔中的光滑段以间隙配合方式连接。

优选地，所述压头安装轴尾端开设螺纹孔，所述压头一端设置螺纹连接部，所述压头与压头安装轴之间组成螺纹活动连接。

优选地，所述压头安装轴上开设通孔，所述基准块贯穿压头安装轴上的通孔并与压头安装轴固定连接。

优选地，还包括位移表支架，所述位移表支架一端与套筒连接固定，另一端与位移百分表连接固定。

优选地，还包括力表支架，所述力表支架与螺杆相互垂直设置，其一端与力百分表固定连接，另一端与螺杆固定连接。

优选地，所述螺杆上开设通孔，所述力表支架贯穿螺杆上的通孔并与螺杆固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过球铰压装载荷施加机构和装配过程载荷与位移反馈机构相互配合，实现了球铰产品实际装配过程的模拟与数据监测，免去了球铰的铆接封装所需专用设备；仅需制作少量样品，即可得到合理的尺寸匹配方案，显著减少了配对样品的制作费用，缩短了装调周期，极大地节省了投入成本，在调试过程中，还可以随时观测装配过程的载荷和位移参数，实现了装配过程中的力与位移的数据反馈，同时也可方便测量球销装配后的旋转力矩和实现着色检查，结构简单、实施成本低。

附图说明

图1为本发明一种汽车球铰装配调试夹具的总体构造图。

图2为图1中的底座的剖视图。

图中标记：1-盖板，2-调节螺母，3-位移表支架，4-螺杆，5-力百分表，6-位移百分表，7-定位销，8-力表支架，9-弹簧，10-压头安装轴，11-基准块，12-压头，13-球销套，14-底座，15-套筒，16-球销座，17-球销，21-调节孔，140-底座螺纹连接部，141-底座光滑接触部。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的一种汽车球铰装配调试夹具，包括盖板1、位移表支架3、力表支架8、套筒15、球铰压装载荷施加机构和装配过程载荷与位移反馈机构，其中，所述的球铰压装载荷施加机构包括调节螺母2、螺杆4、弹簧9以及压头安装轴10和压头12，所述的装配过程载荷与位移反馈机构包括力百分表5、位移百分表6以及基准块11和底座14。在套筒15顶端开设T形沉孔，所述调节螺母2为T形结构的螺母，其顶端开设用于旋转调节螺母2的调节孔21，所述调节孔21最好为六方孔，以保证调节螺母2的旋转调节可靠性。所述调节螺母2相对于套筒15可旋转地活动安装在套筒15顶端的T形沉孔中，并采用盖板1限定调节螺母2在轴向方向的窜动，所述盖板1与套筒15之间通过连接螺栓连接固定，在盖板1上开设通孔，所述调节螺母2顶端穿过盖板1上的通孔并与盖板1之间形成间隙配合。在套筒15底部安装有如图2所示的底座14，所述底座14为阶梯台阶柱状底座，其最小外径端是底座螺纹连接部140，其最大外径端与底座螺纹连接部140之间是底座光滑接触部141。与此结构相对应，在套筒15底部也设置一个阶梯台阶状安装孔，所述阶梯台阶状安装孔中的孔径相对较小端为螺纹段，孔径相对较大端为光滑段，所述底座14上的底座螺纹连接部140与所述阶梯台阶状安装孔中的螺纹段组成螺纹活动连接，所述底座14上的底座光滑接触部141与所述阶梯台阶状安装孔中的光滑段以间隙配合方式连接。所述底座14上的底座光滑接触部141与套筒15底部的阶梯台阶状安装孔中的光滑段之间的间隙配合量最好设置为0.01-0.03mm，以保证底座14与套筒15之间的同轴度，并且方便底座14与套筒15之间的装拆操作。

所述的螺杆4、压头安装轴10相对设置在套筒15内部，螺杆4位于压头安装轴10上方，且两者分别与套筒15活动套接。所述螺杆4上端与调节螺母2之间组成螺纹活动连接，这是一个典型的螺旋传动机构，通过扳手插入调节螺母2顶端的调节孔21转动调节螺母2，可以使得螺杆4相对于套筒15产生轴向位移。在螺杆4下端与压头安装轴10顶端之间设置弹簧9；在压头安装轴10尾端开设螺纹孔，所述压头12顶端设置螺纹连接部，所述压头12通过其上的螺纹连接部与压头安装轴10之间组成螺纹活动连接。所述力表支架8位于弹簧9上方且与螺杆4相互垂直设置，在螺杆4底部开设有矩形通孔，所述力表支架8一端贯穿螺杆4上的矩形通孔并与螺杆4之间以过盈配合方式或者焊接方式固定连接，在力表支架8另一端上固定连接有力百分表5。所述螺杆4上的矩形通孔可以防止力表支架8在与螺杆4装配到位后相对于螺杆4发生转动，以保证力百分表5测值的准确性和可靠性。所述位移表支架3呈L形，其一端与套筒15之间通过螺栓连接固定，另一端与位移百分表6连接固定。

在所述压头安装轴10上部位置开设有矩形通孔，所述基准块11位于力百分表5、位移百分表6触头下方，其贯穿压头安装轴10上的通孔并与压头安装轴10之间以过盈配合方式或者焊接方式固定连接。特别地，所述基准块11采用长条状柱体，其截面形状也为矩形，这样，当基准块11与压头安装轴10装配到位后，可以很好地防止基准块11相对于压头安装轴10发生转动，以保证力百分表5、位移百分表6测值的准确性和可靠性。

对于球铰装调而言，通常，球铰装调中尺寸匹配的要求是根据塑料球销座的实际成品尺寸来微调球销的直径、球销套的直径、球销套的深度、底板的形状等。本发明的夹具采用螺旋式机构，通过旋转调节螺母2使螺杆4产生轴向位移，从而实现沿轴向将塑料球销座压入定制尺寸的球销套内。压装过程中的载荷，由弹簧9并通过力百分表5检测其变形量并换算成载荷，压装过程中的位移量则通过位移百分表6显示出来，从而可以实现球铰装配过程的模拟与数据监测。具体而言：

在使用夹具时，先取下底座14，装入球销套13。所述球销套13模拟球铰实际装配中的球销套，根据球铰匹配需要，制作不同内径尺寸的球销套13，并使之与底座14之间形成0-0.01mm的过盈量配合，并且，可以通过底座14与套筒15的螺纹连接结构实现球销套13的快换。

然后，将球销17装入球销座16，再将球销座16预装进球销套13，仅保留最后的封闭压装量即可，这与实际装配的球铰产品的内部结构完全一致。

接下来，旋转调节螺母2，将螺杆4移动到顶端，放入压头安装轴10，再将底座14与套筒15旋紧，之后进入装配模拟过程。

在上述模拟过程中，先旋转调节螺母2，使压头12下移至压住球销座16，注意观察力百分表5的读数，同时，在压装的过程中，可以另外用力矩扳手测量球铰因压装过盈产生的旋转力矩，在力矩达到要求值后完成第一次调试，记录以上数据变化情况。

初调的时候，可以不需要装入位移百分表6，仅观察基准块11的移动位移量，通常是在套筒15外部表面标记具体刻度线，通过该刻度线反映的读数的变化量可以大致获取基准块11的位移量。根据这个读数变化量，即基准块11的位移量，在第二次调试的时候，就可先标定基准块11的零位，再将位移百分表6预压足够的测量行程即可。这样在第二次同样的装调后，除了有压装的载荷和对应的旋转力矩数值外，还会多产生一个数据，这就是基准块11的准确位移值，这个值就用来作为后期制作实际球销套13的深度数据。

由于上述的调试夹具是可拆卸的结构，每做完一个尺寸的性能数据后，再更换新尺寸的零件；而且，即使是同一个尺寸的零件，也可以通过更换塑料球销座16实现多次重复装配，以检查装配过程的稳定性和力矩、着色等性能的一致性。其中，所述压头12是模拟球铰实际装配中的底板结构，其压装面可根据球销座16顶端面实际需要而变化形状，不限于平面形状。在通过力百分表5读数时，所读取的变形数据需要换算成力值。因此，夹具中的弹簧9最好是选用负荷大且具有很好线性比例的位移-载荷输出特性的弹簧，例如碟簧；并且，根据弹簧9的位移-载荷输出特性曲线做成相应的对应关系表格以备查，这样有助于提高球铰的装配调试效率。在位移百分表6读数时，直接读取数据即可。为了保证调试过程和获取数据的可靠性，如图1所示，可以在螺杆4与压头安装轴10之间设置定位销7，在螺杆4底端、压头安装轴10顶端分别开设沉头孔，所述定位销7贯穿弹簧9后，其两端分别与螺杆4、压头安装轴10以间隙配合方式活动套接。

球铰的装调是实现球铰性能优化的最关键的一个环节，采用本发明的汽车球铰装配调试夹具优化了球铰复杂的装调过程，免去了球铰的铆接封装所需专用设备，实现了装配过程中的力与位移的数据反馈，同时也可方便测量球销装配后的旋转力矩和实现着色检查；而且，仅需制作少量样品，即可得到合理的尺寸匹配方案，显著减少配对样品的制作费用，缩短了装调的周期，加速了球铰产品的开发进程，并用较低的成本投入实现了传统调试用较高投入才能获取的球铰匹配数据，极大地节省了成本投入，并且，在不需要铆接设备的同时还可以随时观测装配过程的载荷和位移参数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车球铰装配调试夹具，其特征在于：包括套筒(15)、球铰压装载荷施加机构和装配过程载荷与位移反馈机构，所述球铰压装载荷施加机构包括调节螺母(2)、螺杆(4)、弹簧(9)以及压头安装轴(10)和压头(12)，所述装配过程载荷与位移反馈机构包括力百分表(5)、位移百分表(6)以及基准块(11)和底座(14)，所述调节螺母(2)、底座(14)分别安装在套筒(15)两端，且调节螺母(2)与螺杆(4)组成螺纹活动连接，所述压头安装轴(10)与螺杆(4)相对设置且分别与套筒(15)活动套接，在螺杆(4)、压头安装轴(10)之间设置弹簧(9)，所述压头(12)固定安装在压头安装轴(10)尾端，所述力百分表(5)与螺杆(4)之间固定连接，所述位移百分表(6)与套筒(15)固定连接，所述基准块(11)位于力百分表(5)、位移百分表(6)触头下方且与压头安装轴(10)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种汽车球铰装配调试夹具，其特征在于：还包括定位销(7)，所述定位销(7)贯穿弹簧(9)，其两端分别与螺杆(4)、压头安装轴(10)以间隙配合方式活动套接。

3.根据权利要求1或者2所述的一种汽车球铰装配调试夹具，其特征在于：所述的底座(14)为阶梯台阶柱状底座，其最小外径端是底座螺纹连接部(140)，其最大外径端与底座螺纹连接部(140)之间是底座光滑接触部(141)；所述套筒(15)一端设置阶梯台阶状安装孔，所述阶梯台阶状安装孔中的孔径相对较小端为螺纹段，孔径相对较大端为光滑段，所述底座(14)上的底座螺纹连接部(140)与所述阶梯台阶状安装孔中的螺纹段组成螺纹活动连接，所述底座(14)上的底座光滑接触部(141)与所述阶梯台阶状安装孔中的光滑段以间隙配合方式连接。

4.根据权利要求1或者2所述的一种汽车球铰装配调试夹具，其特征在于：所述压头安装轴(10)尾端开设螺纹孔，所述压头(12)一端设置螺纹连接部，所述压头(12)与压头安装轴(10)之间组成螺纹活动连接。

5.根据权利要求1或者2所述的一种汽车球铰装配调试夹具，其特征在于：所述压头安装轴(10)上开设通孔，所述基准块(11)贯穿压头安装轴(10)上的通孔并与压头安装轴(10)固定连接。

6.根据权利要求1或者2所述的一种汽车球铰装配调试夹具，其特征在于：还包括位移表支架(3)，所述位移表支架(3)一端与套筒(15)连接固定，另一端与位移百分表(6)连接固定。

7.根据权利要求1或者2所述的一种汽车球铰装配调试夹具，其特征在于：还包括力表支架(8)，所述力表支架(8)与螺杆(4)相互垂直设置，其一端与力百分表(5)固定连接，另一端与螺杆(4)固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种汽车球铰装配调试夹具，其特征在于：所述螺杆(4)上开设通孔，所述力表支架(8)贯穿螺杆(4)上的通孔并与螺杆(4)固定连接。