汽车发动机冷却水泵中半开式叶轮锥面角度专用量具设计
2014-04-26朱勇
朱 勇
(河南省西峡汽车水泵股份有限公司技术中心,河南 西峡 474500)
汽车发动机冷却水泵中半开式叶轮锥面角度专用量具设计
朱勇
(河南省西峡汽车水泵股份有限公司技术中心,河南西峡474500)
汽车发动机冷却水泵是汽车发动机冷却系统的重要组成部分。其作用是使冷却液循环流动降低发动机运行温度。本文介绍了汽车发动机冷却水泵使用的半开式叶轮锥面角度的测量方法,量具的设计原理、使用方法以及判定准则。
汽车发动机冷却水泵;半开式叶轮;叶轮锥面;测量圆;测量圆高度;锥面角度
1 引言
汽车发动机冷却水泵的运行依据能量守恒定律,即发动机曲轴输出的机械能通过轮系传递给水泵,又通过水泵传递给冷却液,使机械能转化为冷却液的液压能,冷却液从外界获得能量后就产生了速度、压力。叶轮是水泵的重要组成部分,它是一个过流部件。叶轮的精度、结构对水泵的性能具有决定性的作用。
叶轮的结构可分为三类:闭式叶轮、开式叶轮、半开式叶轮。
如图1所示:
图1
2 图纸标注理解
叶轮图纸设计时,叶片锥面标注大多会给出锥角和锥面某一截面的高度尺寸,如图2所示。这两个尺寸遵守独立原则,要分项测量,每个尺寸合格,则认为叶片合格。
164°形成一个锥面,其实际角度由圆锥角公差带控制。叶片为曲线形式(也有设计为直线形叶片),检验时必须观察叶片锥面全貌。
叶片锥面相对于A基准要求对称,同时往往还要规定叶片锥面的跳动量。
Ø100称为叶轮测量圆。
半开式叶轮设计图纸(主视图)如图2所示:
图2
本文阐述的是对图2中的角度尺寸即164°设计专用检具。
3 164°的测量方法
图纸标注为角度尺寸,实际为多叶片形成的锥面顶角。多叶片组成锥面,锥面不连续,加工过程中形成断续切屑,在数控设备上加工,锥面是由插补命令自动走刀形成,每个叶片角度偏差都不一样。叶片锥面有三种偏差结果:一种是单个叶片锥角整体偏大,另一种是单个叶片整体偏小,最后一种是在单个叶片上锥角由大到小(或从小到大)过渡。在实际的批量生产中,三种叶片锥角偏差往往交差存在,多数是由于生产过程中刀具的磨损和更换、设备固有变差造成。必须对每个叶片的角度都进行检验,叶片在要求的角度范围内,则认为叶片锥角合格,以此综合评定叶片锥角。
单件或小批量试制生产时,通常采用三坐标测量;
大批量生产时,为提高检测效率,必须设计专用检具。
4 专用检具测量方法
专用检具通常采用比较测量,即约定一个理想锥面,用叶轮锥面与之比较,观察间隙是否均匀,依靠测量间隙数值判定角度是否超差,即把锥角角度公差转化为叶轮锥面法向距离偏差。设计的要点在于每个叶片都可检测,同时必须使用A基准模拟实际锥面对称中心,还要配合标准直径的测棒(或塞尺)来检查叶片与检具形成的间隙。这里使用测棒(或塞尺)的原因是测棒(或塞尺)与检具和叶片是线接触,可较准确测出叶片与检具体形成的间隙。
5 检具方案
假设:164°在实际生产中按164°±1.5°控制。
检具整体方案如图3所示:
图3
检具由三个零件组成:用于模拟A基准的定位芯轴,模拟理想锥面的检具体,判定锥角是否超差的测棒(或塞尺)。
设计图纸如图4所示:
图4
(2)检具体的主要作用是模拟理想圆锥面,形成基准参照。检具体设计的要点在于:1、基准圆锥面要尽量精确,锥角公差带应控制在叶轮锥角公差的0.1以内;2、应能检测每个叶片的角度情况;
如图5所示:164°±15’作为基准圆锥面,用于检查叶轮叶片与检具体形成的间隙是否均匀;在检具体上做出一条曲线,这条曲线与叶轮叶片具有相同的形状;其作用为可检查每个叶片的锥角情况。必须注意,检具体上的曲线一定要与叶片形状一致,否则不能观察叶片全貌。
在检具体的叶片形状曲面上,分别以:Ø70、Ø100、Ø130、Ø145圆与叶片形状曲面的交线处刻度,用于判别叶片特征圆处的锥面角度情况。如图5所示:
图5
(3)定位芯轴与叶轮A基准孔小间隙配合,模拟叶轮A基准。检具体模拟164°基准圆锥。检具体上开设与叶片一致的曲线面,用于观察每个叶片锥面情况;在曲线面上开设有特征圆刻度,用于判定叶片锥面角度变化。如图6所示:
图6
6 测棒直径(或塞尺厚度)的选择
假设图纸标注的164°按164°±1.5°控制,则该尺寸最大极限尺寸为:165.5°,最小极限尺寸为:162.5°。两个极限尺寸与基准角度164°比较,与基准锥面上形成最大间隙处,在基准锥面法向方向形成的距离为0.5mm.如图7所示:
图7
由于检具的制造、装配误差的不可消除,测棒直径(或塞尺厚度)取理论间隙的0.7,即0.35。
7 判定原测
叶轮安装在检具上,用手用力按住叶轮大面,使叶轮叶片部分高点与检具体接触。旋转叶轮,使叶片与检具体上的检测曲面对应。观察叶片与检具体形成的间隙是否均匀。观察最大间隙在什么地方。用0.35厚度的塞尺轻轻塞最大间隙处。塞尺不过即为合格。塞尺通过为不合格。
为了防止误收,也可采用内缩安全裕度的方式。内缩的安全裕度为理论测棒直径的0.1,即如果理论测棒直径为0.35,则验收时采用0.35-0.35X0.1=0.315≈0.3的测棒直径。
[1]黄云清.公差配合与测量技术[K].-北京:机械工业出版社,2001(03).
[2]陈家瑞.汽车构造(上册)[K].-3版.-北京:机械工业出版社,2009(02).
[3]关醒凡.现代泵技术手册[K].-北京:宇航出版社,1995.
朱勇(1983-),男,本科,助理工程师。