(武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)中心，湖北武漢 430050)

一種測量零件高度及重量的深度卡尺的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

周良春

(武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)中心，湖北武漢 430050)

活塞加工過程中，在保證精車外圓尺寸的同時(shí)，還需控制活塞的高度和整體重量。本文介紹了一種自制專用深度卡尺，能很好地解決上述問題。

高度; 重量; 凹槽深度;自制專用深度卡尺

一件合格的活塞產(chǎn)品，對(duì)活塞的高度和重量都有公差要求的。而對(duì)這兩項(xiàng)指標(biāo)的控制，須在精車外圓這道工序中一起完成。自制專用深度卡尺，通過控制活塞內(nèi)腔深度，從而達(dá)到控制活塞產(chǎn)品的高度和重量。

1 結(jié)構(gòu)、原理概述

通用深度卡尺的測量基準(zhǔn)面長度只有100 mm，無法覆蓋孔徑大于150 mm的活塞，且測量面是平面，無法精確測量凹槽深度。自制專用深度卡尺是用來測量凹槽深度的檢具。其主要結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。通過實(shí)驗(yàn)，按圖紙要求設(shè)定一個(gè)標(biāo)稱尺寸(零位)，在零位上下對(duì)稱地刻上刻度，以示對(duì)標(biāo)稱尺寸的上下偏差。

圖1 標(biāo)件及深度卡尺

2 使 用

將自制專用深度卡尺的測量基面輕輕與活塞端面接觸，移動(dòng)游標(biāo)尺與凹槽底部輕輕接觸，鎖緊螺釘，移出，即可直接讀出偏差。

3 檢定方法

依據(jù)JJG30-2000《通用卡尺檢定規(guī)程》，JJG1-1999《鋼直尺檢定規(guī)程》。

(1) 外觀。外觀應(yīng)符合通用卡尺檢定規(guī)程要求，各部分相互作用應(yīng)平穩(wěn)，無阻滯，緊固螺釘?shù)淖饔脩?yīng)可靠。

(2) 標(biāo)尺標(biāo)記的寬度和寬度差，應(yīng)符合通用卡尺檢定規(guī)程要求。

(3) 深度卡尺的尺框測量面的表面粗糙度要求為Ra0.2 μm。

(4) 深度卡尺的尺框測量面的平面度要求為5 μm。

(5) 測頭的球面半徑用相應(yīng)尺寸的半徑樣板比較。

(6) 零值誤差。自制專用深度卡尺的主標(biāo)尺基準(zhǔn)面和測量面達(dá)到標(biāo)稱值時(shí)，游標(biāo)上的“零”標(biāo)記和“尾”標(biāo)記與主標(biāo)尺相應(yīng)標(biāo)記應(yīng)相互重合，其重合度應(yīng)分別符合±0.1 mm和±0.3 mm。

(7) 示值變動(dòng)性。應(yīng)不超過分度值的1/2。

(8)示值誤差。對(duì)測量范圍上限為300 mm的深度卡尺，示值最大允許誤差為±0.08 mm。

(9)檢定周期。檢定周期可根據(jù)使用的具體情況確定，一般不超過一年。

4 測量方法

自制專用深度卡尺的示值誤差采用3級(jí)或5等量塊進(jìn)行檢定，檢定點(diǎn)的分布，對(duì)于300 mm以內(nèi)的深度卡尺在全量程范圍內(nèi)不少于均勻分布的3點(diǎn)。

5 測量不確定度的評(píng)定

以檢驗(yàn)φ300 mm活塞的自制深度卡尺為例，進(jìn)行測量不確定度評(píng)定，標(biāo)準(zhǔn)量塊采用3級(jí)量塊。

5.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源

(1)深度卡尺對(duì)線誤差u1

(2)標(biāo)準(zhǔn)量塊偏差u2

(3)深度卡尺和量塊的熱膨脹系數(shù)差u3

(4)深度卡尺和量塊的溫度差u4

5.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

(1)深度卡尺讀數(shù)的對(duì)線誤差估算的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1

對(duì)0.02 mm分度值的深度卡尺，對(duì)線誤差分布區(qū)間為0.01 mm，均勻分布，由公式得

(2)檢定用3級(jí)量塊估算的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2

3級(jí)量塊的制造偏差是該標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的主要影響因素，量塊按級(jí)使用時(shí)，其測量不確定度用其制造偏差的最大允許誤差，按均勻分布處理，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(3)深度卡尺和量塊的熱膨脹系數(shù)差估算的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3

由于材料性質(zhì)的差異，兩種材料熱膨脹系數(shù)界限在(11.5±1)×10-6/℃的范圍內(nèi)服從均勻分布，則δα的區(qū)間半寬為2×10-6/℃，服從三角分布，測量尺寸為L=291.9mm=291 900μm，偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度的范圍是±5 ℃，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算如下：

(4)深度卡尺和量塊間的溫度差估算的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u4

深度卡尺和量塊間存在溫度差，以等概率落于區(qū)間±0.5 ℃內(nèi)任何處。其區(qū)間半寬為0.5 ℃，測量尺寸L=291.9mm=291 900μm和線膨脹系數(shù)11.5×10-6℃-1，標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算如下：

(5)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

L=291.9 mm=291 900 μm時(shí)，Δt=5℃

2.92+1.72+1.22+1.02=13.74(μm2)

(6)擴(kuò)展不確定度

取k=2，擴(kuò)展不確定度如下：

L=291.9 mm U=k·uc=2×3.7 μm=

7.4 μm=0.007 mm

6 結(jié) 語

活塞的高度尺寸與重量存在一定線性關(guān)系，控制了活塞的高度尺寸，也就控制了活塞的重量，從而達(dá)到產(chǎn)品規(guī)定的指標(biāo)。自制專用深度卡尺，通過測量活塞內(nèi)腔深度，能很好地控制活塞的高度和重量。

1 JJG30-2012《通用卡尺檢定規(guī)程》[S].中國計(jì)量出版社,2012.

2 JJG1-1999《鋼直尺檢定規(guī)程》[S].中國計(jì)量出版社,1999.

3 JJF1102-2003《內(nèi)徑表校準(zhǔn)規(guī)程》[S].中國計(jì)量出版社,2003.

4 JJF1059.1-2012《測量不確定度評(píng)定與表示》[S].中國計(jì)量出版社出版,2012.

(責(zé)任編輯：譚銀元)

DesigningofaDepthGaugeforMeasuringComponentHeightandWeight

ZHOULiang-chun

(Wuhan Institute of Shipbuilding Technology, Wuhan 430050,China)

In the process of piston machining, it is necessary to control the height and the weight of the piston,as well as the size of the outer circle. A special depth gauge is introduced in this paper, so that those problems can be resolved.

height; weight; groove depth; a special depth gauge

2017-01-11

周良春,女,工程師,主要從事計(jì)量管理、長度計(jì)量萬能量具的檢定、修理，以及量具、刀具、自制檢具等精密測試工作。

TH7

A

1671-8100(2017)02-0038-02