李鵬，張超，白俊禮

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新型片齒輪單鍵鍵寬氣動(dòng)量儀的設(shè)計(jì)應(yīng)用

李鵬，張超，白俊禮

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710119）

文章在分析了傳統(tǒng)檢測方式塞板在片齒輪單鍵鍵寬測量方面的不足，并設(shè)計(jì)了新型的鍵寬氣動(dòng)量儀，通過對(duì)該氣動(dòng)量儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、量儀浮標(biāo)選擇、使用方法的介紹，達(dá)到更高的檢測精度，并且實(shí)現(xiàn)了可視化測量，為后續(xù)工作的開展奠定了基準(zhǔn)。

單鍵鍵寬；氣動(dòng)量儀；可讀數(shù)測量；測頭；校規(guī)

1 原工藝及測量方案

變速箱片齒輪單鍵鍵寬尺寸精度較高，鍵寬圖紙尺寸為9.563（+0.025，-0.031），鍵寬總公差T=0.056mm。圖紙見圖1。該尺寸為關(guān)鍵特性尺寸，需要嚴(yán)格控制。

圖1 圖紙要求

現(xiàn)工藝方案：熱前使用臥式拉床加工，無精加工工序，工藝尺寸根據(jù)變形經(jīng)驗(yàn)值確定。檢測使用鍵寬塞板，如圖2所示。由于是產(chǎn)品關(guān)鍵特性，工藝要求100%檢測。

圖2 鍵寬塞板

塞板在實(shí)際使用中的缺點(diǎn)主要有：

（1）由于塞板公差嚴(yán)，檢測頻次高，很容易磨損；

（2）塞板磨損后造成檢測失控，影響產(chǎn)品質(zhì)量，易造成廢品；

（3）由于塞板具有的不可讀數(shù)性，難以進(jìn)行熱變形試驗(yàn)；

（4）臥式拉床加工出鍵槽兩端具有錐度，通過塞板無法準(zhǔn)確衡量錐度大小。

由于塞板檢測具有以上缺點(diǎn)，難以滿足實(shí)際生產(chǎn)檢測的要求，急需一種能夠準(zhǔn)確、有效的鍵寬可讀數(shù)測量方法。

2 鍵寬氣動(dòng)量儀的設(shè)計(jì)

2.1 確定新的檢測思路

在機(jī)械加工行業(yè)中，用一般的測量器具如游標(biāo)卡尺、千分尺可進(jìn)行讀數(shù)測量，但由于游標(biāo)卡尺精度限制、千分尺結(jié)構(gòu)限制，無法準(zhǔn)確測量單鍵寬度尺寸。測量準(zhǔn)確度高的儀器如萬能工具顯微鏡、三坐標(biāo)測量機(jī)等由于其對(duì)環(huán)境要求較高，對(duì)使用者的要求也較高，因而不適合在現(xiàn)場使用。

而與傳統(tǒng)測量儀器相比，非接觸式檢測裝置如氣動(dòng)檢測量儀，測量精度高，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械加工的外圓及內(nèi)孔尺寸的測量。氣動(dòng)量儀有許多優(yōu)越性，如測量準(zhǔn)確度高、測量效率高而且可讀數(shù)，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)非接觸測量等，非常適合在現(xiàn)場對(duì)工件進(jìn)行檢測，因而在機(jī)械加工中的應(yīng)用越來越廣泛。正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)，我們可以將氣動(dòng)量儀應(yīng)用到對(duì)鍵槽寬度的測量。

參考此原理及常規(guī)內(nèi)孔及外圓的氣動(dòng)測量方法，以氣體為介質(zhì)，設(shè)計(jì)塞規(guī)式氣動(dòng)測量儀檢測單鍵鍵寬，在提高測量精度的同時(shí)降低生產(chǎn)成本。整個(gè)測量裝置由檢測部分、氣動(dòng)量儀顯示浮標(biāo)組成。

2.2 檢測部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

檢測部分由測頭和校對(duì)規(guī)組成。

圖3 測頭結(jié)構(gòu)圖

測頭結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，包括測量部分、導(dǎo)向部分、銅接頭、手柄。測頭設(shè)計(jì)時(shí)要考慮被測零件的結(jié)構(gòu)、鍵槽的寬度深度等尺寸、氣孔的結(jié)構(gòu)布置、導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等問題。其中，測量部分是決定測量精度的關(guān)鍵尺寸，其尺寸選擇應(yīng)在不影響測量精度的情況下確定與校規(guī)合適的測量間隙。導(dǎo)向部分做成與內(nèi)孔相近的尺寸，測量時(shí)起到導(dǎo)向作用，保證測量點(diǎn)的一致性，提高測量尺寸的穩(wěn)定性。手柄與導(dǎo)向部分通過螺紋連接，手柄右端面開設(shè)通孔，氣管通過該通孔與銅接頭連接。

由于氣動(dòng)量儀屬于對(duì)比測量，故設(shè)計(jì)好測頭部分后需同時(shí)設(shè)計(jì)與測量尺寸上下差符合的校對(duì)規(guī)。校規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)需模擬產(chǎn)品被測尺寸的上下差，形狀結(jié)構(gòu)易于測量及放置。圖4為校規(guī)的結(jié)構(gòu)圖。

圖4 校規(guī)結(jié)構(gòu)圖

2.3 氣動(dòng)量儀顯示浮標(biāo)的選擇

氣動(dòng)量儀顯示浮標(biāo)包含單管顯示浮標(biāo)、過濾器、連接管等，這些都是標(biāo)準(zhǔn)件，可以買到。浮標(biāo)式氣動(dòng)量儀的標(biāo)稱倍率常用的有2000倍、5000倍、10000倍三種，其對(duì)應(yīng)的刻度分度值分別為2μm、1μm、0.5μm，對(duì)應(yīng)的有效示值范圍是0.08mm、0.03mm、0.016mm。由于鍵寬總公差T=0.056，故選擇2000倍率氣動(dòng)量儀浮標(biāo)即可。

3 鍵寬氣動(dòng)量儀的應(yīng)用

3.1 鍵寬氣動(dòng)量儀的使用方法

量儀應(yīng)垂直安裝在平衡、無振動(dòng)的工作臺(tái)上，浮標(biāo)應(yīng)能上下自由移動(dòng)，不與玻璃錐管相碰。每天應(yīng)開啟過濾器閥開關(guān)，消除水分和雜質(zhì)；然后將從壓縮機(jī)送來的壓縮空氣，用調(diào)壓閥將氣壓控制在0.3MPa一0.7MPa范圍內(nèi)，以免影響指示效果。

在實(shí)際使用時(shí)先用校對(duì)規(guī)作為基準(zhǔn)來調(diào)零，之后將測頭插入被測對(duì)象，從浮標(biāo)的位置就可得出被測工件的尺寸偏差。需要注意的是，用浮標(biāo)式氣動(dòng)量儀來測量是屬于對(duì)比測量，測量出的值是與標(biāo)稱值的偏差，這樣根據(jù)偏差就可以得出實(shí)際測量的鍵寬尺寸。具體步驟如下：

1）將測量裝置的銅接頭與普通量儀的氣管相接。

2）使用校對(duì)規(guī)調(diào)節(jié)浮標(biāo)顯示儀，顯示儀上下指針對(duì)應(yīng)工件上下公差。

3）將單鍵測頭垂直插入鍵槽，塞規(guī)為導(dǎo)向，并沿鍵槽長度方向輕輕滑動(dòng)，若浮標(biāo)在上下指針內(nèi)則工件為合格。

3.2 鍵寬氣動(dòng)量儀的應(yīng)用

使用鍵寬氣動(dòng)量儀和塞板進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證試驗(yàn)，測量一致性達(dá)到98%以上，證明了此項(xiàng)測量手段的準(zhǔn)確性。圖5和圖6是檢測部分的實(shí)物圖及測量時(shí)的狀態(tài)圖。

測頭在使用中是間隙測量，它不受磨損量的影響，可以長時(shí)間使用，而校對(duì)規(guī)需要定時(shí)送測，一般送檢時(shí)間為3個(gè)月，而報(bào)廢時(shí)間基本在2年。

圖5 檢測部分實(shí)物圖

圖6 檢測圖

4 結(jié)論

氣動(dòng)量儀在檢測鍵寬方面有很大的應(yīng)用前景，在節(jié)約生產(chǎn)成本，快速測量方面有很大的優(yōu)勢。由于氣動(dòng)量儀幾乎不磨損，檢具的可靠性增加，工件尺寸精度穩(wěn)定性提高，檢具的送檢率減少，檢測成本降低，每年可節(jié)省約4萬元由于塞板磨損報(bào)廢造成的成本。隨著我國機(jī)械加工行業(yè)的不斷發(fā)展，氣動(dòng)量儀在檢測中也越來越得到廣泛的應(yīng)用。它為高精度產(chǎn)品的檢驗(yàn)和質(zhì)量管理提供了簡單、經(jīng)濟(jì)、可靠的保證，發(fā)揮著越來越重要的作用。特別是在大批量檢測中，它既能降低勞動(dòng)者勞動(dòng)強(qiáng)度，又能提高工作效率。

[1] JG356--2004,浮標(biāo)式氣動(dòng)量儀檢定規(guī)程.

Design and application of a new type of single key width pneumatic measuring device for film and gear

Li Peng, Zhang Chao, Bai Junli

( Shaanxi fast Gear Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710119 )

In this paper, the shortcomings of traditional testing method in measuring the key width of sheet gear single key are analyzed, and a new type of key width pneumatic meter is designed. By introducing the structure design of the pneumatic meter, the selection of the measuring buoy and the method of using the pneumatic meter, the higher detection precision is achieved, and the visual measurement is realized, which is the follow-up work. The development has laid the benchmark.

Single bond width;Air momentum meter;Readability measurement;Measuring head;School regulations

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1671-7988(2018)18-243-03

TG721

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1671-7988(2018)18-243-03

CLC NO.: TG721

李鵬，就職于陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.084