消除部件重复定位理论误差的方法及定位结构

摘要

本发明公开了一种消除部件重复定位理论误差的定位结构及方法，其结构包括需装配合拢的第一部件和第二部件，第一部件上压装有圆柱定位销，第二部件的结合面上设有装配定位孔，装配定位孔为阶梯孔，该阶梯孔的孔口为大径段，该大径段孔径大于定位销圆锥段的大端直径，该阶梯孔的小径段孔径大于定位销圆锥段的小端直径，小于定位销圆锥段的大端直径，当第一部件与第二部件装配合拢时，第一部件的定位销的圆锥段插入第二部件的装配定位孔内，在压力的作用下，使第一部件定位销的圆锥段对第二部件装配定位孔的孔肩小径段孔口圆线处进行挤压，使装配定位孔的孔肩小径段孔口圆线处形成与定位销圆锥面吻合的定位圆锥面。其能够消除部件重复定位理论误差。

说明书

技术领域

本发明涉及机械装配领域，特别涉及一种消除部件重复定位理论误差的方法及定位结构。

背景技术

有一些零件在装配时，在两个部件间需要重复定位，现有技术都是采用在一个部件上安装定位柱3a，另一个部件设置定位孔2a，通过定位柱与定位孔间隙配合进行定位的，由于定位孔2a与定位柱3a之间存在间隙，必然存在重复定位的理论误差。如图1，为内燃机曲轴示意图，其中，轴颈Φd1需要与曲轴箱上的孔配合；轴颈Φd2需要与连杆上的孔配合。由于这类型零件的实体沿轴线方向投影，其轮廓不能被配合孔包容，从而导致装配干涉。

如图2，目前解决这类零件装配的结构示意图，其工艺流程步骤如附图2a所示。

目前对于轴颈孔圆柱度的检查，都是在上座体第一次定位在底座体上完成轴颈孔加工后，不拆装的条件下执行的。由于装配转轴时需要拆装曲轴箱，因此需要将上座体第二次定位在底座体上，由于上座体的定位孔与底座体的定位柱之间存在间隙，上座体与底座体在第一次定位时与第二次定位时必然存在重复定位的理论误差，因此，上座体与底座体在第二次定位后再检查轴颈孔的圆柱度，一般是不能达到设计圆柱度要求的，因此，现有的工艺使得轴颈孔的圆柱度一般不能满足转轴与轴颈孔的配合要求，导致转轴与曲轴箱之间存在干涉等问题。

轴颈孔理论极限圆柱度误差分析如下：

1.上座体定位孔大小的设计：

要求：需要满足上座体在底座体定位时，不能产生装配干涉，见图3。已知：上座体定位孔中心距离：L±δ₂，底座体定位柱中心距离：L±δ₁，定位柱最大直径：Φdmax，定位柱最小直径：Φdmin。求：上座体定位孔最小直径：ΦDmin，则：ΦDmin＝Φdmax+δ₁+δ₂。

2.轴颈孔理论极限圆柱度误差：

1)将上座体定位在底座体上，按要求顺序、力矩拧紧螺钉，见图4和图5，上座体沿图示方向被定位在极限位置，定位柱与定位孔间形成单边最大间隙ΦDmax-Φdmin。

2)加工轴颈孔，并满足图示要求，见图6和图7。

3)拆卸螺钉、上座体，再重新装配上座体，上座体沿图示方向被定位在反向极限位置；按要求顺序、力矩拧紧螺钉，见图8和图9，这样导致的结果：

a)轴颈孔的作用直径轴颈孔作用尺寸减小。

b)轴颈孔圆柱度不良。

c)轴颈孔作用位置变化。

4)举例说明：

已知：δ₁＝δ₂＝0.025，定位柱最大直径Φdmax＝6.023，定位柱最小直径Φdmin＝6.015，则：

定位孔最小直径ΦDmin＝Φdmax+δ₁+δ₂＝6.023+0.025+0.025＝6.073；

定位孔公差取H6，定位孔最大直径ΦDmax＝ΦDmin+0.015＝6.088；

轴颈孔作用直径最大减小值＝ΦDmax-Φdmin＝6.088-6.015＝0.073；

轴颈孔圆柱度最大理论误差＝0.073。

如果轴颈与轴颈孔的配合是Φ30H6/d5。轴颈直径的最大尺寸＝30-0.065＝29.935；而极限偏移情况下，轴颈孔的作用直径＝30-0.073＝29.927。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种消除部件重复定位理论误差的方法及定位结构，其能够消除部件重复定位理论误差，使轴孔的圆柱度符合设计要求，使转轴与轴孔满足配合要求，避免转轴与曲轴箱之间存在干涉等问题。

本发明的目的是采用下述方案实现的：一种消除部件重复定位理论误差的方法，包括如下步骤：

1)在需装配合拢的第一部件和第二部件的结合面分别设有构成轴孔的半圆槽，在第一部件的结合面上设置定位柱，在第二部件的结合面上设置定位孔，定位柱结构以及定位孔结构分别采用硬度不同的两种材料加工而成，其中采用硬度高的材料加工而成的结构具有圆锥段，采用硬度较低材料加工而成的结构具有位于轴面与端面交汇处的圆线，该圆线部位作为待被挤压部，该圆线的直径大于圆锥段的小端直径，小于圆锥段的大端直径；

2)将第一部件与第二部件相向合拢进行第一次结合装配：让第一部件的定位柱插入第二部件的定位孔内，使硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面与硬度较低材料加工而成的结构具有的待被挤压部接触，此时第一部件的结合面与第二部件的结合面之间留有间距D；然后通过施加压力，使硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面对硬度较低材料加工而成的结构具有的待被挤压部进行挤压，让第二部件的结合面与第一部件的结合面接触，并使硬度较低材料加工而成的结构具有的待被挤压部形成与硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面吻合的定位圆锥面，该定位圆锥面与硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面无间隙接触，形成第一部件与第二部件的第一次定位，用螺栓将第一部件与第二部件紧固连接，使第一部件的半圆槽和第二部件的半圆槽合拢形成轴孔；

3)对轴孔进行精加工，使轴孔的圆柱度符合设计要求；

4)轴孔精加工后，将第一部件与第二部件拆卸开，将轴安装在第一部件的半圆槽中，再装配第二部件，让第一部件的定位柱插入第二部件的定位孔内，使硬度较低材料加工而成的结构具有的定位圆锥面与硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥段无间隙接触，形成消除部件重复定位理论误差的重复定位，然后用螺栓将第一部件与第二部件紧固连接，使重复定位后的轴孔的圆柱度与步骤4)精加工后的圆柱度一致。

采用硬度较高材料加工定位柱，该定位柱的上端设有上小下大的圆锥段，将该定位柱过盈配合在第一部件的结合面设有的安装孔内，定位柱上端的圆锥段外露于安装孔，采用硬度较低材料加工定位孔，将定位孔加工成阶梯孔，使定位孔内形成位于轴面与端面交汇处的圆线，该圆线的直径大于定位柱圆锥段的小端直径，小于定位柱圆锥段的大端直径，该阶梯孔的孔口为大径段。

位于轴面与端面交汇处的圆线位于定位孔的孔段中，该圆线的直径小于定位孔的孔口直径。

定位孔的孔口直径大于或等于定位柱圆锥段的大端直径。

采用硬度较高材料加工定位孔，将定位孔加工成圆锥孔，该圆锥孔的孔口为大径端，采用硬度较低材料加工定位柱，将该定位柱过盈配合在第一部件的结合面设有的安装孔内，定位柱上端外露于安装孔，该定位柱的外露段具有位于轴面与端面交汇处的圆线，该圆线的直径大于定位孔圆锥段的小端直径，小于定位孔圆锥段的大端直径。

一种消除部件重复定位理论误差的定位结构，包括需装配合拢的第一部件和第二部件，第一部件和第二部件的结合面分别设有构成轴孔的半圆槽，所述第一部件上设置定位柱，所述第二部件上设置定位孔，定位柱结构以及定位孔结构分别采用硬度不同的两种材料加工而成，采用硬度较高材料加工而成的结构具有圆锥段，采用硬度较低材料加工而成的结构具有至少一个位于轴面与端面交汇处的圆线，各圆线部位分别作为待被挤压部，所述圆线的直径大于圆锥段的小端直径，小于圆锥段的大端直径，当第一部件与第二部件装配合拢时，硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面对硬度较低材料加工而成的结构具有的待被挤压部进行挤压，使硬度较低材料加工而成的结构具有的待被挤压部形成与硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面吻合的定位圆锥面，该定位圆锥面与硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面无间隙接触。

所述定位柱采用硬度较高材料加工而成，该定位柱的上端设有上小下大的圆锥段，该定位柱过盈配合在第一部件的结合面设有的安装孔内，定位柱上端的圆锥段外露于安装孔，所述定位孔采用硬度较低材料加工而成，所述定位孔为阶梯孔，在定位孔内形成至少一个位于轴面与端面交汇处的圆线，所述圆线的直径大于定位柱圆锥段的小端直径，小于定位柱圆锥段的大端直径，该阶梯孔的孔口为大径段。定位柱具有的圆锥段即挤压工作面的形状只要满足该工作面工作部位沿第一部件与第二部件拆开方向具有拔模斜度就可以。

所述定位孔采用硬度较高材料加工而成，所述定位孔为圆锥孔，该圆锥孔的孔口为大径端，所述定位柱采用硬度较低材料加工而成，该定位柱过盈配合在第一部件的结合面设有的安装孔内，定位柱上端外露于安装孔，该定位柱的外露段具有位于轴面与端面交汇处的圆线，该圆线的直径大于定位孔圆锥段的小端直径，小于定位孔圆锥段的大端直径。

所述第二部件的结合面上嵌入有嵌件，所述嵌件上加工所述定位孔。

在第一部件的结合面上压装导向柱，在第二部件的结合面上设置导向孔，用于与导向柱间隙配合，所述导向柱的上端面高于定位柱的上端面。当第一部件与第二部件装配合拢时，所述导向柱先插入第二部件设有的导向孔内，与导向孔间隙配合，然后，第一部件的定位柱再插入第二部件的定位孔内。所述导向柱过盈配合在第一部件的结合面设有的安装孔内，所述导向柱的上端外伸出安装孔。导向柱为圆柱形，所述导向柱的上端为拱球端面。

所述第一部件上设置两个定位柱，两个定位柱之间的距离为第一部件允许的最大间距。两个定位点的间隔距离越大，定位点存在的理论误差就越小。所述第一部件上设置两个导向柱，两个导向柱之间的距离为第一部件允许的最大间距。当第一部件与第二部件为矩形时，两个导向柱呈对角分布设置。两个定位柱也呈对角分布设置。

本发明具有的优点是：由于本发明在需装配合拢的第一部件和第二部件的结合面分别设有构成轴孔的半圆槽，在第一部件的结合面上设置定位柱，在第二部件的结合面上设置定位孔，定位柱结构以及定位孔结构分别采用硬度不同的两种材料加工而成，其中采用硬度较高材料加工而成的结构具有圆锥段，采用硬度较低材料加工而成的结构具有位于轴面与端面交汇处的圆线，该圆线部位作为待被挤压部，该圆线的直径大于圆锥段的小端直径，小于圆锥段的大端直径；将第一部件与第二部件相向合拢进行第一次结合装配时，让第一部件的定位柱插入第二部件的定位孔内，使硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面与硬度较低材料加工而成的结构具有的待被挤压部接触，此时第一部件的结合面与第二部件的结合面之间留有间距D；然后通过施加压力，使硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面对硬度较低材料加工而成的结构具有的待被挤压部进行挤压，让第二部件的结合面与第一部件的结合面接触，并使硬度较低材料加工而成的结构具有的待被挤压部形成与硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面吻合的定位圆锥面，该定位圆锥面与硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面无间隙接触，形成第一部件与第二部件的第一次定位，用螺栓将第一部件与第二部件紧固连接，使第一部件的半圆槽和第二部件的半圆槽合拢形成轴孔，然后对轴孔进行精加工，使轴孔的圆柱度符合设计要求，可以消除加工误差。

轴孔精加工后，将第一部件与第二部件拆卸开，将轴安装在第一部件的半圆槽中，再装配第二部件，让第一部件的定位柱插入第二部件的定位孔内，使硬度较低材料加工而成的结构具有的定位圆锥面与硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥段无间隙接触，形成消除部件重复定位理论误差的重复定位，然后用螺栓将第一部件与第二部件紧固连接，使重复定位后的轴孔的圆柱度与步骤4)精加工后的圆柱度一致，可以消除装配误差。

综上所述，本发明能够消除部件重复定位理论误差，使轴孔的圆柱度符合设计要求，使转轴与轴孔满足配合要求，避免转轴与曲轴箱之间存在干涉等问题。

附图说明

图1为内燃机曲轴示意图；

图2为传统曲轴与曲轴箱的装配示意图；

图2a为传统曲轴与曲轴箱的装配工艺流程的步骤示意图；

图3为传统曲轴箱的拆卸示意图；

图4为传统曲轴箱精加工轴孔前的第一次装配示意图；

图5为图4的B部放大图；

图6为传统曲轴箱精加工轴孔后的第一次装配示意图；

图7为图6的B部放大图；

图8为传统曲轴箱精加工轴孔后的重新装配示意图；

图9为图8的B部放大图；

图10为本发明上座体与底座体的装配示意图；

图11为本发明的定位柱的一种实施例的结构示意图；

图12为本发明的导向柱的结构示意图；

图13为本发明的底座体的结构示意图；

图14为图13的俯视图；

图15为图13的侧视图；

图16为本发明的上座体的结构示意图；

图17为图16的仰视图；

图18为图16的侧视图；

图19为本发明的定位孔的一种实施例的结构示意图；

图20为本发明底座体压装定位柱、导向柱的示意图；

图21为本发明转轴的结构示意图；

图22为本发明的定位柱的安装示意图；

图23为本发明的导向柱与导向孔配合的示意图；

图24为本发明第一部件与第二部件之间有间距D时定位柱与定位孔的配合示意图的一种实施例；

图25为本发明第一部件与第二部件完全合拢时定位柱与定位孔的配合示意图的一种实施例；

图26为本发明第一部件与第二部件之间有间距D时定位柱与定位孔的配合示意图的另一种实施例；

图27为本发明第一部件与第二部件完全合拢时定位柱与定位孔的配合示意图的另一种实施例；

图28为本发明的在定位孔内形成定位圆锥面的结构示意图；

图29为本发明在嵌件上设置定位孔的结构示意图。

附图中，1为底座体，1-1为安装孔，2为上座体，2-1为定位孔，2-2为导向孔，3为定位柱，4为导向柱，5为待被挤压部，6为定位圆锥面，7为嵌件，8为轴孔，8-1半圆槽，9为转轴，10为螺钉。

具体实施方式

参见10和图28，一种消除部件重复定位理论误差的方法，包括如下步骤：

1)在需装配合拢的第一部件和第二部件的结合面分别设有构成轴孔8的半圆槽8-1，在第一部件的结合面上设置定位柱3，在第二部件的结合面上设置定位孔2-1，定位柱3结构以及定位孔2-1结构分别采用硬度不同的两种材料加工而成，其中采用硬度较高材料加工而成的结构具有圆锥段，采用硬度较低材料加工而成的结构具有位于轴面与端面交汇处的圆线，该圆线部位作为待被挤压部5，该圆线的直径大于圆锥段的小端直径，小于圆锥段的大端直径；

2)将第一部件与第二部件相向合拢进行第一次结合装配：让第一部件的定位柱3插入第二部件的定位孔2-1内，使硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面与硬度较低材料加工而成的结构具有的待被挤压部5接触，此时第一部件的结合面与第二部件的结合面之间留有间距D；然后通过施加压力，使硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面对硬度较低材料加工而成的结构具有的待被挤压部5进行挤压，让第二部件的结合面与第一部件的结合面接触，并使硬度较低材料加工而成的结构具有的待被挤压部5形成与硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面吻合的定位圆锥面6，该定位圆锥面6与硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面无间隙接触，形成第一部件与第二部件的第一次定位，用螺栓将第一部件与第二部件紧固连接，使第一部件的半圆槽8-1和第二部件的半圆槽8-1合拢形成轴孔8；

3)对轴孔8进行精加工，使轴孔8的圆柱度符合设计要求；

4)轴孔8精加工后，将第一部件与第二部件拆卸开，将轴安装在第一部件的半圆槽8-1中，再装配第二部件，让第一部件的定位柱3插入第二部件的定位孔2-1内，使硬度较低材料加工而成的结构具有的定位圆锥面6与硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥段无间隙接触，形成消除部件重复定位理论误差的重复定位，然后用螺栓将第一部件与第二部件紧固连接，使重复定位后的轴孔8的圆柱度与步骤4)精加工后的圆柱度一致。

采用硬度较高材料加工定位柱3时，该定位柱3的上端设有上小下大的圆锥段，将该定位柱3过盈配合在第一部件的结合面设有的安装孔1-1内，定位柱3上端的圆锥段外露于安装孔1-1，采用硬度较低材料加工定位孔2-1，将定位孔2-1加工成阶梯孔，使定位孔2-1内形成位于轴面与端面交汇处的圆线，该圆线的直径大于定位柱3圆锥段的小端直径，小于定位柱3圆锥段的大端直径，该阶梯孔的孔口为大径段。

位于轴面与端面交汇处的圆线位于定位孔2-1的孔段中，该圆线的直径小于定位孔2-1的孔口直径。在定位孔2-1中可以设置一个或多个这样的圆线即待被挤压部5，这些待被挤压部5都可以被定位柱3的圆锥面挤压形成一个或多个与定位柱3的圆锥面紧密贴合的定位圆锥面6。优选地，定位孔2-1的孔口直径大于或等于定位柱3圆锥段的大端直径，用于为定位柱3让位。

采用硬度较高材料加工定位孔2-1时，将定位孔2-1加工成圆锥孔，该圆锥孔的孔口为大径端，采用硬度较低材料加工定位柱3，将该定位柱3过盈配合在第一部件的结合面设有的安装孔1-1内，定位柱3上端外露于安装孔1-1，该定位柱3的外露段具有位于轴面与端面交汇处的圆线，该圆线的直径大于定位孔2-1圆锥段的小端直径，小于定位孔2-1圆锥段的大端直径。

参见10和图28，一种消除部件重复定位理论误差的定位结构，包括需装配合拢的第一部件和第二部件，第一部件和第二部件的结合面分别设有构成轴孔8的半圆槽8-1，所述第一部件上设置定位柱3，所述第二部件上设置定位孔2-1，定位柱3结构以及定位孔2-1结构分别采用硬度不同的两种材料加工而成，采用硬度较高材料加工而成的结构具有圆锥段，采用硬度较低材料加工而成的结构具有至少一个位于轴面与端面交汇处的圆线，各圆线部位分别作为待被挤压部5，所述圆线的直径大于圆锥段的小端直径，小于圆锥段的大端直径，当第一部件与第二部件装配合拢时，硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面对硬度较低材料加工而成的结构具有的待被挤压部5进行挤压，使硬度较低材料加工而成的结构具有的待被挤压部5形成与硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面吻合的定位圆锥面6，该定位圆锥面6与硬度较高材料加工而成的结构具有的圆锥面无间隙接触。

所述定位柱3采用硬度较高材料加工而成时，该定位柱3的上端设有上小下大的圆锥段，该定位柱3过盈配合在第一部件的结合面设有的安装孔1-1内，定位柱3上端的圆锥段外露于安装孔1-1，所述定位孔2-1采用硬度较低材料加工而成，所述定位孔2-1为阶梯孔，在定位孔2-1内形成至少一个位于轴面与端面交汇处的圆线，所述圆线的直径大于定位柱3圆锥段的小端直径，小于定位柱3圆锥段的大端直径，该阶梯孔的孔口为大径段。定位柱3具有的圆锥段即挤压工作面的形状只要满足该工作面工作部位沿第一部件与第二部件拆开方向具有拔模斜度就可以。

所述定位孔2-1采用硬度较高材料加工而成时，所述定位孔2-1为圆锥孔，该圆锥孔的孔口为大径端，所述定位柱3采用硬度较低材料加工而成，该定位柱3过盈配合在第一部件的结合面设有的安装孔1-1内，定位柱3上端外露于安装孔1-1，该定位柱3的外露段具有位于轴面与端面交汇处的圆线，该圆线的直径大于定位孔2-1圆锥段的小端直径，小于定位孔2-1圆锥段的大端直径。

在第一部件的结合面上压装导向柱4，在第二部件的结合面上设置导向孔2-2，用于与导向柱4间隙配合，所述导向柱4的上端面高于定位柱3的上端面。当第一部件与第二部件装配合拢时，所述导向柱4先插入第二部件设有的导向孔2-2内，与导向孔2-2间隙配合，然后，第一部件的定位柱3再插入第二部件的定位孔2-1内。所述导向柱4过盈配合在第一部件的结合面设有的安装孔1-1内，所述导向柱4的上端外伸出安装孔1-1。导向柱4为圆柱形，所述导向柱4的上端为拱球端面。

所述第一部件上设置两个定位柱3，两个定位柱3之间的距离为第一部件允许的最大间距。所述第一部件上设置两个导向柱4，两个导向柱4之间的距离为第一部件允许的最大间距。当第一部件与第二部件为矩形时，两个导向柱4呈对角分布设置。两个定位柱3也呈对角分布设置。

参见图29，为了定位孔2-1的加工更方便以及部件、定位柱3的材料的选择上限制更少，可以采用如下方案：所述第二部件的结合面上嵌入有嵌件7，所述嵌件7上加工所述定位孔2-1，这样，只要保证嵌件7的材料与定位柱3的材料满足挤压要求即可，部件的材料可以不受挤压要求限制。当然，在条件允许的情况下也可以直接在第二部件上加工所述定位孔2-1。

本实施例的所述第一部件为曲轴箱的底座体1，第二部件为曲轴箱的上座体2。

工艺流程：

1)在上座体2、底座体1上刻配对编号。上座体2的导向孔2-2装入底座体1的导向柱4。

2)上座体2的定位孔2-1的孔肩小径段孔口圆线与定位柱3圆锥面接触，此时，上座体2的结合面与底座体1的结合面之间的距离为D。

3)在压力作用下，上座体2的定位孔2-1的孔肩小径段孔口圆线被定位柱3挤压成定位圆锥面6。上座体2的结合面与底座体1的结合面之间的距离为0。按顺序、力矩拧紧螺钉10。由于定位柱3高硬度、高强度，而上座体2的定位孔2-1为塑性较好的有色金属；定位柱3的圆锥面与挤压成型的定位孔2-1的圆锥面将无间隙接触，从而保证上座体2与底座体1消除了由于间隙导致的重复定位理论误差。

4)加工轴颈预孔。

5)拆卸螺钉10、上座体2，清洗各零件。

6)确认上座体2与底座体1配对号正确，以定位孔2-1的定位圆锥面6在定位柱3圆锥面上无间隙定位，装配上座体2，按顺序、力矩拧紧螺钉10；检验轴颈孔，入库存储。

7)拆卸螺钉10、上座体2。将转轴9轴颈安装在底座体1轴颈孔上，将上座体2定位在底座体1上，按顺序、力矩拧紧螺钉10。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。