一种滑移门下导轨限位机构的优化改进

引言

近几年来,随着我国社会经济的发展以及人民生活水平的提升,人们在购物时越来越注重产品的性价比。产品性价比越高就越受欢迎,反之,则会在很大程度上降低产品的竞争力。本文介绍的一种滑移门下导轨限位机构主要用于汽车车门,也可用于其他类似场合。现主要对该产品的功能进行优化设计,以降低生产成本,并提升用户的舒适度及产品的性价比。

1滑移门下导轨限位机构工艺分析

本文主要研究滑移门下导轨限位机构的优化改进过程,目的在于提升该产品的经济性。图1为滑移门下导轨限位机构结构示意图。

图1滑移门下导轨限位机构结构示意图

1一"U"形支架2一弹片3一铆钉

该机构整体由三部分构成,分别为"U"形支架、弹片以及铆钉。其中,"U"形支架使用的材料为DC03,厚度为1.5mm,执行标准为O/BOB302一2003《冷成型用热连轧钢板及钢带》:弹片使用的材料为65Mn,厚度为1.5mm,执行标准为GB/T1222一1984《弹簧钢》:铆钉使用的材料为20钢,规格为小5mm,执行标准为GB/T152.1一1988《紧固件铆钉用通孔》。

利用CATIACAD软件对滑移门下导轨限位机构中的零部件分别进行建模,并分别对3个主要零部件结构进行优化分析。CATIA建模软件由某公司开发,该软件同时集成了CAD、CAE、CAM技术,具有强化功能,完全能够满足本文的设计要求。

1.1"U"形支架的工艺方案分析及确定

1.1.1工艺方案分析

图2为"U"形支架的结构示意图。该零件的主要加工流程为:落料二成型二冲孔。成型过程中底部的圆角半径R为1.8mm,翻边高度是14.80mm,在"U"形支架的底部进行冲孔,孔的直径为5.00mm,主要作用就是定位。另外,在侧面也进行冲孔,两个孔的直径都是4.00mm,两个孔的作用分别是铆钉安装以及固定安装。

图2"U"形支架

1一定位孔2一铆钉孔3一铆钉固定安装孔

1.1.2工艺方案的确定

结合"U"形支架的总体结构特征,其成型过程可以采用两种工艺方案来完成,分别如下:

方案一:首先进行落料和成型工艺,然后再进行切边和冲孔。通过这种方案得到的零部件通常质量较好,因为该方案可以精确控制翻边高度。但缺点也很明显,比如整个工序相对较多、较复杂,增加切边模,在一定程度上增加了生产制造成本(包括人力成本和经济成本)以及生产周期,无法保证生产制造效率。因此,需要根据翻边高度的精度要求来决定是否选择此方案。

方案二:先落料,再成型,最后冲孔。实践表明,通过这种方案生产制造出来的"U"形支架的翻边高度精度不是很高,但这种方案的优势在于生产制造效率非常高。同样需要根据翻边高度的精度要求来确定是否选择此方案。

本文涉及到产品"U"形支架上面需要安装弹片以及导向机构,同时还需要和下导轨连接。因此,该零件对于翻边高度没有太高的要求,结合实际情况,翻边高度只需要控制在±1.50mm误差范围内即可。方案二生产的"U"形支架虽然翻边高度有一定误差,但其误差能够控制在要求范围内,因此选择方案二作为本文的"U"形支架生产工艺。

1.2弹片的工艺方案分析及确定

弹片使用的材料为65Mn弹簧钢,这种材料很容易从市场中购买。该零件的生产工艺过程为:先落料,再成型,再冲孔,最后实施热处理。其中热处理工艺为:先在840℃的油中淬火:再进行回火,回火温度为480℃:再对零件进行氢脆处理:最后利用磷酸盐对弹片表面进行处理。

1.3铆钉的选用

铆钉是一种标准件,可直接根据相关标准选择合适的铆钉,表1为国家标准GB/T152.1一1988中与铆钉用通孔有关的尺寸选择。

根据表1中有关标准来选择合适的铆钉尺寸,利用铆钉将弹片直接铆接至"U"形支架中,可以得到如图1所示的滑移门下导轨限位机构。滑移门下导轨限位机构还需要与下导轨连接才能正常工作,由于连接安装的方式对锁门效果有一定影响,因此如何将限位机构安装到下导轨中去是本文需要解决的问题。通过前期分析,认为有两种可行的安装连接方法,下面将对这两种方式进行比较。

2滑移门下导轨限位机构的安装方法

在滑移门下导轨限位机构的实际安装操作中需要确定很多因素,比如弹片的安装方式就是其中一个关键因素,安装在内侧或者外侧的最终结果也大有不同。另外,将限位机构安装到下导轨时,是直接焊接还是通过螺栓进行连接,也需要分析确定。

2.1滑移门下导轨限位机构弹片的安装方式

对于整个滑移门结构而言,其总共有上、中、下3个导轨,并且每个导轨都具有各自的作用。上导轨的作用就是承受向外的力,避免侧门在力的作用下向外侧滑动:中导轨由于位置比较特殊,会承受向下和向外两个方向的力:下导轨承受力的方向主要有两个,即向下和向内。

下导轨的受力方向会受到弹片安装方式的影响,安装后需要确保弹片不会长时间处于受压状态,引起疲劳损坏,长此以往弹片弹性会慢慢削弱最终消失,最后还有可能出现断裂。综合多方面因素,本文最终选择将弹片安装在外侧。因为将弹片安装在外侧时,能够保证门在打开的时候弹片不会承受任何压力,也不会出现弹性变形,能够在一定程度上延长弹片的使用寿命。

2.2滑移门下导轨限位机构与下导轨的安装方式

图3为滑移门下导轨限位机构与下导轨的两种安装方式示意图。很多情况下,生产厂家都会通过螺栓的形式进行连接,因为通过螺栓连接可以对限位机构位置进行调节,也可以对弹片的位置进行调节,以保证各个零部件在最佳的位置。缺点是螺栓连接会增加两对螺栓和螺母的成本,同时安装过程也需要耗费大量的时间,延长了整个零部件的生产周期。因此,建议通过焊接连接的方式,实现限位机构与下导轨的连接,降低零部件的采购成本,缩短生产周期,提高生产效率。

表2为两种连接方式的综合成本对比情况。由表中数据可以看出,焊接连接方式在制造成本和操作时间上具有一定的优势。

3结语

本文利用CATIACAD软件对一种滑移门下导轨限位机构中的各个零部件进行了三维建模,在此基础上对各个零部件的生产工艺进行了分析,主要对弹片安装方式以及限位机构与下导轨的连接方式进行了优化处理,降低了整个零部件的生产成本和生产周期,延长了弹片的使用寿命,从整体上提升了滑移门下导轨限位机构的性价比,使其在市场上更具竞争力。