惠兆文， 周欣， 劉清義

（1.長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校，長(zhǎng)春130011；2.一汽-大眾汽車有限公司，長(zhǎng)春130011）

1 引 言

在大批量機(jī)械加工生產(chǎn)線（如汽車零件生產(chǎn)線）上，廣泛使用卡規(guī)、塞規(guī)等專用量具，而測(cè)量直徑、厚度等被包容尺寸時(shí)，電子卡規(guī)一直被大量應(yīng)用著。電子卡規(guī)有容柵式和電感式兩種。容柵式電子卡規(guī)測(cè)量精度為6μm，很多情況下已經(jīng)不能滿足需求；電感式電子卡規(guī)的精度為2μm，精度稍高，缺點(diǎn)是功能單一，裝配調(diào)試難度大，對(duì)環(huán)境的要求較高。為了克服上述兩種電子卡規(guī)的不足，我們開發(fā)了一種高精度杠桿式電子卡規(guī)，通過彈性杠桿變形元件的放大作用，使電子傳感器的分辨率相對(duì)測(cè)頭端位移量提高10 倍，因而大大提高了它的測(cè)量精度。

2 結(jié)構(gòu)原理

2.1 結(jié)構(gòu)

如圖1 所示為本杠桿式電子卡規(guī)的主視圖和側(cè)視圖（局部）：彈性杠桿變形元件的下端裝有金屬陶瓷定點(diǎn)測(cè)頭，變形元件上還裝有精確微調(diào)螺釘(通過改變墊片厚度進(jìn)行調(diào)整）。左、右托架用螺釘固定于彈性杠桿變形元件的上部，其位置用彈性限位螺釘和鎖緊螺母調(diào)定。殼體與手柄連接，手柄與卡規(guī)本體用緊固螺釘連接，卡規(guī)本體和彈性杠桿變形元件通過螺釘連接。殼體內(nèi)裝有液晶控制器、傳感器、發(fā)光二極管和發(fā)聲器；其中液晶控制器具有控制英制和公制尺寸轉(zhuǎn)換、相對(duì)和絕對(duì)尺寸測(cè)量、任意位置清零、正負(fù)值顯示、數(shù)據(jù)保持（包括最大值和最小值保持及極限尺寸判斷）、電池耗盡報(bào)警等功能。

圖1 結(jié)構(gòu)原理圖

2.2 原理

圖2 變形量的放大

將球形或圓柱形工件置于測(cè)頭2、輔助測(cè)頭3 和微調(diào)螺釘4之間即可測(cè)得直徑尺寸。原理如下：由圖1 和圖2 可知，被測(cè)工件直徑變化時(shí)，定點(diǎn)測(cè)頭測(cè)量點(diǎn)的位置相應(yīng)變化，彈性杠桿變形元件以A-A 為變形中心面、B-B 為法平面，將工件直徑變化量按1:10 的比例（這個(gè)比例可根據(jù)需要來設(shè)計(jì))傳到另一端容柵電子傳感器上，并通過發(fā)光二極管將尺寸顯示在液晶顯示屏上，發(fā)聲器會(huì)發(fā)出提示音。

測(cè)量誤差：若定點(diǎn)測(cè)頭位移量為0.1，工件直徑為φ30，位移所對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)誤差：sinα=0.1/15，α=0.381974692°，弧長(zhǎng)L=2πd×15/360=0.10000074，誤差δ=L-0.1=0.00000074，所以用位移變動(dòng)量代替弧長(zhǎng)變動(dòng)量的誤差可以忽略不計(jì)。

3 結(jié) 論

大批量生產(chǎn)中精度與效率都很重要。本卡規(guī)用簡(jiǎn)單的杠桿原理將工件誤差放大10 倍以上進(jìn)行測(cè)量，不僅大大提高了測(cè)量精度，而且操作方便快捷、不需要太高的環(huán)境條件，很適合在線檢測(cè)。稍加改動(dòng)還可以設(shè)計(jì)出杠桿式電子塞規(guī)，進(jìn)而可以測(cè)量孔、槽等包容尺寸。