CN109211060B - 控制臂球头位置的检测方法及其检具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种控制臂球头位置的检测方法及包括其的检具，所述控制臂球头位置的检测方法包括：将控制臂球头的球心空间位置分解为竖直方向位置和水平方向位置，通过分别测量竖直方向位置和水平方向位置来确定控制臂球头的球心空间位置。控制臂球头位置的检测检具包括：底板、定位装置、夹紧装置和测量装置，定位装置和测量装置分别固定在所述底板上，夹紧装置固定在定位装置上，通过定位装置和夹紧装置对控制臂总成进行固定定位；测量装置用于测量控制臂球头的球心位置。本发明可以通过间隙尺和百分表直接测量获得球心的实际位置，可以精确定量检测球头球心位置，提高了产品的可靠度，为后续质量提升提供了方便的条件。

Description

控制臂球头位置的检测方法及其检具

技术领域

本发明涉及位置检测方法领域，特别涉及一种控制臂球头位置的检测方法及其检具。

背景技术

在汽车底盘悬架结构中，控制臂是重要的组成部分。图1为现有技术中控制臂总成的结构示意图。如图1所示，控制臂10包括球头总成11、与车身连接的前衬套总成12、后衬套总成13和控制臂本体14。

图2为现有技术中球头总成的结构示意图。如图2所示，常见球头总成11包括球头销111，防尘罩112和球头座113，图2中附图标记114为球头球心位置。

在实际使用过程中，控制臂10的球头总成11与转向节相连，车轮受到的力通过球头总成11传递到控制臂本体14，再传递到车身。球头球心位置14的精准直接决定了力的传递路径是否该合理。

随着汽车轻量化技术的发展，采用高强钢冲压而成的单片式控制臂的应用越来越广泛。对于单片式控制臂，相比传统两片式焊接或者铸铝的控制臂本体，受其结构影响，球头球心的位置更加敏感。

在产品开发过程中发现，单片式控制臂的球头球心位置偏差1mm就会导致控制臂总成在使用过程中发生不合理的失效模式。因此，在产品设计阶段要合理布置球心相对于冲片的位置。尤为重要的是，在后期的检验中更要采取合理有效的方法来进行检测，从而确保球头球心位置与设计位置保持一致。

由图2可见，受结构限制，球头总成11中球头销111被防尘罩112和球头座113包裹，在实际中无法用量具直接检测。

目前，控制臂球心位置的检测，一般采用三坐标设备进行测量。图3为现有技术中三坐标测量球头球心的示意图。如图3所示，在测量过程中，将控制臂总成放置在夹具上，将球头销扳到两个角度相距比较大的位置(如图3中的球头销位置A和位置B)，一般为30°～45°，分别用三坐标设备扫描球头销外轮廓，测算其轴线位置，两个位置轴线的交点，即为球心位置，把球心实际测得的位置与理论设计位置进行比较，就可以得到球心的实际偏差值。

从上面分析可以看出，目前的测量方法存在以下缺陷：

一、目前的方法不能直接测出球心位置，为间接测量方法，是通过扫描球头销外轮廓间接推测出球头销中心线，通过两个不同位置的中心线相交间接推测出球心位置。

二、目前测量方法在多次转化中可能存在较大偏差，不够精确，与球头球心实际位置偏差较大，而球心位置又是一个需要精确控制的参数，目前的方法较难满足要求。

三、三坐标检测操作复杂，对使用人员要求较高，便捷性较差。三坐标检测效率较低，无法实现在线检测，更无法实现产品的全检。

如上所述，虽然球心位置非常重要，在控制臂总成是产品的关键特性参数，对整个总成的性能有重要影响。然而，目前采用的检测方式存在明显不足，检测结果无法精确控制，急需寻找一种更加方便、高效、精确的测量方式来检测球头球心位置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中控制臂球头位置的检测方式不够精确且操作复杂等缺陷，提供一种控制臂球头位置的检测方法及其检具。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种控制臂球头位置的检测方法，其特点在于，所述控制臂球头位置的检测方法包括：

将控制臂球头的球心空间位置分解为竖直方向位置和水平方向位置，通过分别测量竖直方向位置和水平方向位置来确定所述控制臂球头的球心空间位置。

根据本发明的一个实施例，所述控制臂球头位置的检测方法具体包括：

步骤一，把控制臂总成放在检测检具上，待控制臂总成定位后，把待检测的球头总成放置于可以水平和竖直方面自由移动的特制装置上；

步骤二，利用已经定位的模拟块来测量球头座压装面在竖直方向上的实际位置与理论位置的偏差△z；

步骤三，利用百分表测量球头总成在水平方向上实际位置与理论位置的偏差。

根据本发明的一个实施例，所述特制装置保证所述控制臂球头的销轴线竖直。

根据本发明的一个实施例，所述控制臂球头的竖直位置可以通过测量球头座压装面的数值得到，所述控制臂球头的球心的水平位置与球头销下端检测点的水平位置一致。

根据本发明的一个实施例，所述步骤三中所述水平方向位置包含X方向和Y方向，分两次通过百分表检测出球头销的实际位置与理论位置的偏差△x和△y，由此确定球头总成球心空间实际位置与理论位置的偏差(△x△y△z)。

本发明还公开了一种控制臂球头位置的检测检具，其特点在于，所述控制臂球头位置的检测检具包括：底板、定位装置、夹紧装置和测量装置，其中，

所述定位装置和所述测量装置分别固定在所述底板上，所述夹紧装置固定在所述定位装置上，通过所述定位装置和所述夹紧装置对控制臂总成进行固定定位；

所述测量装置用于测量所述控制臂球头的球心位置。

根据本发明的一个实施例，所述测量装置包括竖直测量单元和水平测量单元。

根据本发明的一个实施例，所述竖直测量单元包括模拟块，所述模拟块为倒置的L型，且所述模拟块的工作面由待检测的球头座压装面通过偏置方法得到。

根据本发明的一个实施例，所述水平测量单元包括：

滑台底座，所述滑台底座安装在所述底板上；

纵向滑台，所述纵向滑台与所述滑台底座之间通过第一滑轨配合，使得所述纵向滑台在所述滑台底座上沿纵向滑动；

横向滑台，所述横向滑台与所述纵向滑台之间通过第二滑轨配合，使得所述横向滑台在所述纵向滑台上沿横向移动；

导向衬套，所述导向衬套安装在所述横向滑台的内侧，且所述导向衬套的下方安装有限位弹簧；

百分表，所述百分表安装在所述纵向滑台的侧部。

根据本发明的一个实施例，所述横向滑台中间开设有圆孔，且所述圆孔的内壁呈台阶状，所述导向衬套安装在所述圆孔内，且所述限位弹簧安装在所述导向衬套与所述圆孔的内壁之间。

本发明的积极进步效果在于：

本发明控制臂球头位置的检测方法及其检具具有以下优势：

一、可以通过间隙尺和百分表直接测量获得球心的实际位置，可以精确定量检测球头球心位置，提高了产品的可靠度，为后续质量提升提供了方便的条件。

二、本发明所述检测方法简单，易于操作，检测效率高，可以在线实施，可以按照需要增加检测频次。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为现有技术中控制臂总成的结构示意图。

图2为现有技术中球头总成的结构示意图。

图3为现有技术中三坐标测量球头球心的示意图。

图4为本发明控制臂球头位置的检测方法中球头总成球心基准的示意图。

图5为本发明控制臂球头位置的检测检具的结构示意图。

图6为本发明控制臂球头位置的检测检具中竖直检测单元的结构示意图。

图7为本发明控制臂球头位置的检测检具中水平测量单元的结构示意图。

图8为本发明控制臂球头位置的检测检具的使用状态图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

本发明公开了一种控制臂球头位置的检测方法，其包括：将控制臂球头的球心空间位置分解为竖直方向位置和水平方向位置，通过分别测量竖直方向位置和水平方向位置来确定所述控制臂球头的球心空间位置。

所述控制臂球头位置的检测方法具体包括：

步骤一，把控制臂总成放在检测检具上，待控制臂总成定位后，把待检测的球头总成放置于可以水平和竖直方面自由移动的特制装置上；

步骤二，利用已经定位的模拟块来测量球头座压装面在竖直方向上的实际位置与理论位置的偏差△z；

步骤三，利用百分表测量球头总成在水平方向上实际位置与理论位置的偏差。

所述特制装置保证所述控制臂球头的销轴线竖直。所述控制臂球头的竖直位置可以通过测量球头座压装面的数值得到，所述控制臂球头的球心的水平位置与球头销下端检测点的水平位置一致。

根据本发明的一个实施例，所述步骤三中所述水平方向位置包含X方向和Y方向，分两次通过百分表检测出球头销的实际位置与理论位置的偏差△x和△y，由此确定球头总成球心空间实际位置与理论位置的偏差(△x△y△z)。

图4为本发明控制臂球头位置的检测方法中球头总成球心基准的示意图。

如图4所示，球心定位以球头座压装面20为基准。以此为理论依据，在给定的控制臂总成中，如果能够检测出球头底座压装面相对控制臂总成的基准在竖直方向上的位置，以及球头销在水平面内的位置，就可以得出球心的空间位置。

根据上述描述，本发明控制臂球头位置的检测方法包括，把球心空间位置分解为竖直方向位置和水平方向位置，通过分别测量竖直方向位置和水平方向位置来确定球心的空间位置。

具体为，把控制臂总成放在检测检具上，待控制臂总成定位后，把待检测的球头总成放置于可以水平和竖直方面自由移动的特制装置上。该特制装置能够保证球头销轴线竖直，待球头定位后。这样，球心的竖直位置可以通过测量球头座压装面的数值得到(因为两者存在固定的位置关系)，球心的水平位置与球头销下端检测点的水平位置一致。

然后，利用已经定位的模拟块来测量球头座压装面在竖直方向上实际位置与理论位置的偏差△z，利用百分表测量球头总成在水平方向上实际位置与理论位置的偏差。其中，水平方向位置包含X方向和Y方向，分两次通过百分表检测出球头销的实际位置与理论位置的偏差△x和△y，从而可以直接确定球头总成球心空间实际位置与理论位置的偏差(△x△y△z)。这种控制臂球头位置的检测方法的测量精度高、操作简单、重复精度高且可重复性好。

由此可见，本发明控制臂球头位置的检测方法的技术思路大致为：

一、对于控制臂总成，球头球心一定位于球头销轴线上。

二、球头销在安装过程中是以球头座压装面为基准进行安装的，球头球心与球头座压装面间存在固定的位置关系，可以通过直接检测球头座压装面的位置来获得球心的位置，如图4所示，球心的位置度即以A、B特征为基准，其中特征A为球头座压装面20。

三、在给定的控制臂总成中，球心的空间位置可以分解为X\Y\Z三个空间坐标，只需在总成检具中测量X\Y\Z的值即可获得球心位置。

图5为本发明控制臂球头位置的检测检具的结构示意图。图6为本发明控制臂球头位置的检测检具中竖直检测单元的结构示意图。图7为本发明控制臂球头位置的检测检具中水平测量单元的结构示意图。

如图5至图7所示，本发明还公开了一种控制臂球头位置的检测检具30，其包括：底板31、定位装置32、夹紧装置33和测量装置。其中，定位装置32和所述测量装置分别固定在底板31上，夹紧装置33固定在定位装置32上，通过定位装置32和夹紧装置33对控制臂总成进行固定定位，起到定位作用。所述测量装置用于测量所述控制臂球头的球心位置。所述测量装置包括竖直测量单元和水平测量单元。

所述竖直测量单元包括模拟块34，模拟块34优选为倒置的L型，且模拟块34的工作面由待检测的球头座压装面20通过偏置方法得到。所述竖直测量单元是利用模拟块34来检测实现的(如图6所示)。模拟块工作面341型面是由待检测的球头压装面通过偏置方法得到，两者理论间隙为偏置距离。检测时模拟块工作面与球头压装面的理论间隙即为偏置距离，检测操作时通过间隙尺读取模拟块和球头压装面的间隙值。这样，实际间隙值与理论间隙值间的差值△z为球头安装面在竖直方向的偏差，也即为球心在竖直方向上的位置偏差，因为两者相等。

优选地，所述水平测量单元包括：滑台底座35、纵向滑台36、横向滑台37、导向衬套38和百分表39。其中，滑台底座35安装在底板31上。纵向滑台36与滑台底座35之间通过第一滑轨配合，使得纵向滑台36在滑台底座35上沿纵向滑动。横向滑台37与纵向滑台36之间通过第二滑轨配合，使得横向滑台37在纵向滑台36上沿横向移动。导向衬套38安装在横向滑台37的内侧，且导向衬套38的下方安装有限位弹簧40。百分表39安装在纵向滑台36的侧部。

进一步优选地，横向滑台37中间开设有圆孔，且所述圆孔的内壁呈台阶状，导向衬套38安装在所述圆孔内，且限位弹簧40安装在导向衬套38与所述圆孔的内壁之间。

本实施例通过横向滑台37和纵向滑台36的联合作用，在水平面内，滑台位置可以按照球头销实际位置进行自由调节。导向衬套38下方装有限位弹簧40。当球头销放入导向衬套40后，在弹簧压缩力的作用下导向衬套38的内壁与球头销紧密贴合，使球头销保持与底板垂直，从而保证球头销检测点(百分表检测的位置)与球心的水平位置一致，检测该处的水平位置即为球心的水平位置。百分表39的检测位置共有两个，分别用于测量球头销在测量点位置处，在水平面内在X方向和Y方向的偏差值，该偏差值△x和△y为检测点在X方向和Y方向的偏差，也即为球心实际位置与理论位置在X方向和Y方向的偏差值，因为两者相等。

至此，球心实际位置与理论位置的偏差值(△x△y△z)全部获得，把该偏差值与设计时的位置公差进行比较，就能够知道该总成球心位置是否满足设计要求。

图8为本发明控制臂球头位置的检测检具的使用状态图。

如图8所示，根据上述对本发明控制臂球头位置的检测检具的结构描述，本发明的检测方法包括，把球心空间位置分解为竖直方向位置和水平方向位置，通过分别测量竖直方向位置和水平方向位置来确定球心的空间位置。

进一步地，使用本发明控制臂球头位置的检测检具的使用过程具体如下：

首先，用标准件对模拟块34的位置和百分表39进行初始值校准。

其次，将控制臂总成50按照定位基准要求通过定位装置32放置于检测装置上。

接着，将待检测的球头销60置于导向衬套38中。此时需要根据球头销60的实际位置调整横向滑台37和纵向滑台36的水平位置，使球头销60能够轻松、自然***衬套内。

此时，限位弹簧40在球头销60的压缩作用下，将导向衬套38与球头销60的严密贴合，从而保证导向衬套38与球头销60同轴线，且由于导向衬套38与底板31垂直，从而使得球头销60的轴线保持与底板31垂直，从而保证球头销60的检测点(百分表39检测的位置)与球心的水平位置一致，检测该处的水平位置即为球心的水平位置。

然后，通过夹紧装置33将控制臂总成50固定在检测装置上。至此，控制臂总成已经完全定位固定。

随后，利用百分表39在检测点分别测量。在X方向和Y方向分别测量两次，就可以检测实际零件球心的水平(X方向和Y方向)实际位置与理论位置的偏差△x和△y。

最后，将模拟块34置于球头座20上端，用间隙尺测量模拟块和球头座压装面的间隙，从而获得球心在竖直方向上实际位置与理论位置的偏差△z。

至此，球心的水平位置和竖直位置都已经测出，从而确定了球心的空间位置。

通过上述控制臂球头位置的检测检具进行测量之后，把测量所得的偏差值与设计时的位置公差进行比较，就能够知道该总成球心位置是否满足设计要求，从而判断零件是否合格。

综上所述，本发明控制臂球头位置的检测方法及其检具具有以下优势：

一、可以通过间隙尺和百分表直接测量获得球心的实际位置，可以精确定量检测球头球心位置，提高了产品的可靠度，为后续质量提升提供了方便的条件。

二、本发明所述检测方法简单，易于操作，检测效率高，可以在线实施，可以按照需要增加检测频次。

传统的控制臂球头位置的检测方法是通过三坐标测量设备扫描不同位置球头销的外轮廓，通过测算轴线交点来推断球心的位置，因为其设备操作复杂和检测效率低，很难在批量化生产检测中实施。

因此，本发明控制臂球头位置的检测方法及其检具采用了一种新的检测方法和装置，其提供一种简单易行的测量方法和快速检测装置，从而更加方便、高效、精确的测量方式来检测球头球心位置。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种控制臂球头位置的检测检具，其特征在于，所述控制臂球头位置的检测检具包括：底板、定位装置、夹紧装置和测量装置，其中，

所述定位装置和所述测量装置分别固定在所述底板上，所述夹紧装置固定在所述定位装置上，通过所述定位装置和所述夹紧装置对控制臂总成进行固定定位；

所述测量装置用于测量所述控制臂球头的球心位置；

所述测量装置包括竖直测量单元和水平测量单元；

所述水平测量单元包括：滑台底座，所述滑台底座安装在所述底板上；

纵向滑台，所述纵向滑台与所述滑台底座之间通过第一滑轨配合，使得所述纵向滑台在所述滑台底座上沿纵向滑动；

横向滑台，所述横向滑台与所述纵向滑台之间通过第二滑轨配合，使得所述横向滑台在所述纵向滑台上沿横向移动；

导向衬套，所述导向衬套安装在所述横向滑台的内侧，且所述导向衬套的下方安装有限位弹簧；

百分表，所述百分表安装在所述纵向滑台的侧部。

2.如权利要求1所述的控制臂球头位置的检测检具，其特征在于，所述竖直测量单元包括模拟块，所述模拟块为倒置的L型，且所述模拟块的工作面由待检测的球头座压装面通过偏置方法得到。

3.如权利要求1所述的控制臂球头位置的检测检具，其特征在于，所述横向滑台中间开设有圆孔，且所述圆孔的内壁呈台阶状，所述导向衬套安装在所述圆孔内，且所述限位弹簧安装在所述导向衬套与所述圆孔的内壁之间。

4.一种控制臂球头位置的检测方法，其特征在于，所述控制臂球头位置采用如权利要求1-3任意一项所述的控制臂球头位置的检测检具，所述控制臂球头位置的检测方法包括：

将控制臂球头的球心空间位置分解为竖直方向位置和水平方向位置，通过分别测量竖直方向位置和水平方向位置来确定所述控制臂球头的球心空间位置。

5.如权利要求4所述的控制臂球头位置的检测方法，其特征在于，所述控制臂球头位置的检测方法具体包括：

步骤一，把控制臂总成放在检测检具上，待控制臂总成定位后，把待检测的球头总成放置于可以水平和竖直方向 自由移动的特制装置上；

步骤二，利用已经定位的模拟块来测量球头座压装面在竖直方向上的实际位置与理论位置的偏差△z；

步骤三，利用百分表测量球头总成在水平方向上实际位置与理论位置的偏差。

6.如权利要求5所述的控制臂球头位置的检测方法，其特征在于，所述特制装置保证所述控制臂球头的销轴线竖直。

7.如权利要求6所述的控制臂球头位置的检测方法，其特征在于，所述控制臂球头的竖直方向位置可以通过测量球头座压装面的数值得到，所述控制臂球头的球心的水平方向位置与球头销下端检测点的水平位置一致。

8.如权利要求5所述的控制臂球头位置的检测方法，其特征在于，所述步骤三中所述水平方向位置包含X方向和Y方向，分两次通过百分表检测出球头销的实际位置与理论位置的偏差△x和△y，由此确定控制臂球头的球心空间实际位置与理论位置的偏差(△x△y△z)。

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