基于電子技術(shù)的連接器檢具設(shè)計.doc 7頁
基于電子技術(shù)的連接器檢具設(shè)計 摘要 本文主要介紹連接器檢測工具的設(shè)計。主要章節(jié)包括連接器檢測工具的應(yīng)用，連接器檢測工具的類別，需要設(shè)計的連接器檢測工具的確認，檢具設(shè)計，以及示例的分享和解釋。[關(guān)鍵詞] 產(chǎn)品關(guān)鍵特性 GD&T（幾何尺寸和公差）原理 最大實體原理（MMC） 位置度（TP） 檢具設(shè)計 GageR&R（測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性和再現(xiàn)性分析） 伴隨市場和技術(shù) 快速替代，連接器從設(shè)計到樣品再到量產(chǎn)都需要以高品質(zhì)、高速度迎合瞬息萬變的市場；檢測工具作為產(chǎn)品質(zhì)量檢測的應(yīng)用工具，可以準確、快速、多功能地檢測連接器及其零件的質(zhì)量，加快連接器的設(shè)計驗證、樣品的交付并保證后續(xù)批量的質(zhì)量生產(chǎn)。1 連接器檢測工具的應(yīng)用1.1 連接器檢測工具的應(yīng)用范圍 連接器的主要部件有塑料件和金屬件兩大類；其生產(chǎn)工藝主要包括注塑、沖壓、電鍍和組裝。該檢驗工具主要用于塑料件、金屬件、半成品和成品的符合性檢驗。連接器檢測工具的應(yīng)用非常廣泛?？捎糜诔跏荚O(shè)計階段的首件確認，也可用于生產(chǎn)階段的來料、生產(chǎn)、出廠檢驗確認。1.2 連接器檢測工具應(yīng)用的優(yōu)勢 通過使用檢測工具，可以減少其測量的確認誤差，簡化其測量的難度，實現(xiàn)多維度的確認，提高檢測速度被加速。
1.3 連接器檢測工具應(yīng)用的缺點 當然，檢測工具也有它的缺點。檢具只能給出被檢產(chǎn)品或零件的符合性結(jié)果，不能給出具體的測量結(jié)果。需要調(diào)整設(shè)備，修改模具。在當時，單純依靠檢查工具進行確認是不可能的。與量具相比，許多檢具由于產(chǎn)品的特殊性而為設(shè)計制造而定制，因此檢具的應(yīng)用具有特殊性和針對性。2 連接器檢測工具的種類連接器檢測工具主要分為標準檢測工具和非標準檢測工具。標準檢驗工具：如通用孔徑規(guī)、螺紋規(guī)、塞尺等。筆者一般直接從市場上購買相應(yīng)規(guī)格的標準檢測工具；非標檢具：一般需要根據(jù)實際產(chǎn)品和應(yīng)用條件專門設(shè)計和自制的檢具，這里我稱之為非標量具；非標檢測工具可細分為手動檢測工具和設(shè)備自動應(yīng)用檢測工具，設(shè)備自動應(yīng)用檢測工具是將手動檢測工具與機械手攝像頭相結(jié)合，以取代手動自動檢測。作者文章中的connector檢具設(shè)計主要是針對非標檢測工具，不涉及機械手、光學相機、程序編程等設(shè)計。自動將檢測工具應(yīng)用于設(shè)備。3 確認需要設(shè)計的連接器檢測工具3.1 連接器的考慮檢具設(shè)計 這意味著連接器檢具設(shè)計必須保證其符合性檢查的準確性；C（COST）字面意思就是成本，這里的意思是連接器檢具設(shè)計根據(jù)實際應(yīng)用應(yīng)該是最好的。經(jīng)濟的檢測工具；T（TIME）字面意思是時間，指的是生產(chǎn)中的高頻應(yīng)用。需要更有效地使用連接器的檢具設(shè)計。必須確保其合規(guī)性檢查的準確性；C（COST）字面意思就是成本，這里的意思是連接器檢具設(shè)計根據(jù)實際應(yīng)用應(yīng)該是最好的。經(jīng)濟的檢測工具；T（TIME）字面意思是時間，指的是生產(chǎn)中的高頻應(yīng)用。需要更有效地使用連接器的檢具設(shè)計。必須確保其合規(guī)性檢查的準確性；C（COST）字面意思就是成本，這里的意思是連接器檢具設(shè)計根據(jù)實際應(yīng)用應(yīng)該是最好的。經(jīng)濟的檢測工具；T（TIME）字面意思是時間自動檢具，指的是生產(chǎn)中的高頻應(yīng)用。需要更有效地使用連接器的檢具設(shè)計。
3.2 確認設(shè)計連接器檢測工具的步驟3.2.1 確定產(chǎn)品的關(guān)鍵特性 根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用和設(shè)計規(guī)范，與產(chǎn)品設(shè)計師確定產(chǎn)品設(shè)計關(guān)鍵特征（關(guān)鍵特征是指與產(chǎn)品的功能、匹配、外觀等密切相關(guān)的特征）。建議在產(chǎn)品圖紙上使用特殊標識符來闡明產(chǎn)品的主要特征。3.2.2 確定需要設(shè)計的檢測工具。一旦確定了產(chǎn)品的關(guān)鍵特性，就可以開始考慮相應(yīng)的測試和確認方法；對于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的特殊性，筆者在后續(xù)情況下會考慮設(shè)計 檢具：1） 測量誤差大，判斷有爭議；2） 這個關(guān)鍵特性需要在生產(chǎn)中進行高頻檢測；3） 模腔過多的塑料件。4 檢具設(shè)計 4.1 檢具設(shè)計 工藝檢查工具的要求確定后，可以進行檢具設(shè)計；流程如圖1所示。 4.2 概念設(shè)計 首先，確定被測件與檢具的位置關(guān)系；其次，從應(yīng)用的方便性、經(jīng)濟性、萬無一失等方面確定設(shè)計框架；然后，進行概念設(shè)計。4.3 設(shè)計優(yōu)化 設(shè)計優(yōu)化主要包括尺寸設(shè)計、公差設(shè)計、材料選擇、外觀確認和仿真驗證。4.3.1 尺寸設(shè)計連接器檢具的設(shè)計一般按照GD&T（幾何尺寸和公差）原則設(shè)計，尺寸計算采用最大實體原則（MMC） ：軸的MMC=軸圖最大表面尺寸，孔MMC=最小孔圖尺寸；軸（帶形位公差） MMC = 軸制圖尺寸最大+ 形位公差帶，孔（帶形位公差） MMC = 孔制圖 最小表面尺寸-形狀和位置公差帶。1 尺寸設(shè)計 連接器檢具的設(shè)計一般按照GD&T（幾何尺寸和公差）原則設(shè)計，尺寸計算采用最大實體原則（MMC）：軸的MMC=軸圖最大表面尺寸，孔 MMC = 最小孔圖尺寸；軸（帶形位公差） MMC = 軸制圖尺寸最大+ 形位公差帶，孔（帶形位公差） MMC = 孔制圖 最小表面尺寸-形狀和位置公差帶。1 尺寸設(shè)計 連接器檢具的設(shè)計一般按照GD&T（幾何尺寸和公差）原則設(shè)計，尺寸計算采用最大實體原則（MMC）：軸的MMC=軸圖最大表面尺寸，孔 MMC = 最小孔圖尺寸；軸（帶形位公差） MMC = 軸制圖尺寸最大+ 形位公差帶，孔（帶形位公差） MMC = 孔制圖 最小表面尺寸-形狀和位置公差帶。
如圖2所示，檢查工具的關(guān)鍵尺寸設(shè)計：孔徑A=Φ25+0.5=Φ25.5 匹配參考C，檢查部分的功能孔徑B=Φ 9.6 +0.07=Φ9.67。4.3.2 公差設(shè)計檢查器關(guān)鍵尺寸的公差設(shè)計定義為被測件尺寸公差的5%～10%。如果被測件公差過小，設(shè)備加工精度達不到要求，筆者通常采用尺寸擰緊法來彌補設(shè)備加工精度的不足。4.3.3 材料選擇 由于檢具在使用過程中經(jīng)常與被測件接觸，容易受到磨損和碰撞，建議使用高硬度（60-65HRC）、高耐磨材料自動檢具，如碳素工具鋼、低合金工具鋼等。 4.3.4 外觀確認和仿真合作驗證 外觀要求應(yīng)根據(jù)檢具的實際應(yīng)用進行定義。仿真匹配驗證是指將檢具模型與被測件模型進行匹配，以確保匹配中不存在干擾。4.4 檢具制作及認可 由于連接器及零件的公差范圍極小，最小公差甚至+/-0.02mm，所以一般定義連接器檢具的功能尺寸公差+/-0.005mm，這需要使用高精度設(shè)備來制作檢測夾具。筆者設(shè)計的檢具要求設(shè)備精度達到0.002mm。檢具完成后，其審批一般遵循三步流程：（1）檢具與檢具匹配驗證，避免兼容性問題。（2）根據(jù)檢具圖紙要求，確保檢具實際尺寸符合圖紙要求。檢測部件與檢測工具進行匹配驗證，避免兼容性問題。（2）按檢具圖紙要求測量尺寸，確保檢具實際尺寸符合圖紙要求。檢測部件與檢測工具進行匹配驗證，避免兼容性問題。（2）按檢具圖紙要求測量尺寸，確保檢具實際尺寸符合圖紙要求。
Kappa用于評價檢驗不同操作者之間的一致性或操作者與標準之間的一致性，一般Kappa大于0.7表示測量系統(tǒng)的一致性可以接受。5 連接器檢查器示例5.@ >1 確認需要設(shè)計的檢查工具。該產(chǎn)品是一系列采用平臺設(shè)計的塑料件。產(chǎn)品關(guān)鍵特征（位置度TP）的測量誤差極大，因為基準是圓柱，圓柱測量本身就有誤差。如果用作基準，則測量誤差更大。因此，最終確定設(shè)計用于相對位置符合性檢查的檢查工具。5. 2 檢具的概念設(shè)計考慮到該系列產(chǎn)品的檢具應(yīng)使用方便、經(jīng)濟。它將被設(shè)計為一個組合。根據(jù)檢測類別設(shè)計了四個模塊。每個模塊單獨設(shè)計后，就可以組裝成一個整體?？紤]產(chǎn)品配合問題，在設(shè)計中采用與產(chǎn)品對應(yīng)的防呆結(jié)構(gòu)，避免檢具模塊之間的誤用。
其整體3D，如圖3。 5.3 檢具設(shè)計 考慮到加工精度問題，檢具關(guān)鍵尺寸公差統(tǒng)一定義為+/-0.005mm . 材質(zhì)：碳素工具鋼T10A，硬度60～65HRC。外觀：普通外表面R角，功能接觸面銳邊。檢測工具模塊1的關(guān)鍵尺寸設(shè)計如圖4所示： 關(guān)鍵尺寸1對應(yīng)產(chǎn)品基準C：MMC=2.00-0.05=1.95；TP=0. 08; 那么大小 1=MMC+TP=1.95-0.08=1.87；key size 2對應(yīng)產(chǎn)品基準B：size 2=MMC=14+0.@ >05=14.05；key size 3對應(yīng)產(chǎn)品大小1.81：MMC=1.81-0.02=1.79；TP=0.1; 然后大小 3=MMC-TP=1.79-0.1=1.69；同理，本檢查工具其他模塊的大小可以根據(jù)模塊1的大小進行設(shè)計。方法和類比。5.4量具制作及認可（1）關(guān)鍵尺寸確認：結(jié)果合格！詳見表1。（2）合作確認：結(jié)果合格?。?）GageR&R確認：結(jié)果合格！詳見表2 6 結(jié)論 連接器檢測夾具需要根據(jù)產(chǎn)品關(guān)鍵特性的特殊性來使用；連接器檢測夾具的設(shè)計需要考慮其應(yīng)用方便、經(jīng)濟、萬無一失等細節(jié)要求，其關(guān)鍵功能維度的設(shè)計主要采用最大實體原理（MMC）進行計算；量具的驗證需要尺寸確認和配合確認，必要時，對GageR&R結(jié)果進行驗證。
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