程二九 朱娉娉

(①安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，安徽蕪湖241000；②安徽工業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院基礎(chǔ)部，安徽合肥230051)

汽門搖臂軸零件在機(jī)械制造業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用,在生產(chǎn)中批量較大,其平行度誤差的測(cè)量也是汽門搖臂軸零件在實(shí)際生產(chǎn)中面臨的重要問題.使用普通量具量?jī)x并采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法測(cè)量,調(diào)整和操作步驟較多,測(cè)量的精度難以提高.而采用精密儀器對(duì)汽門搖臂軸零件的平行度誤差進(jìn)行測(cè)量時(shí),測(cè)量的成本就會(huì)提高,在大量測(cè)量時(shí)難以大量普及.針對(duì)某機(jī)械制造企業(yè)中有平行度公差要求的汽門搖臂軸零件數(shù)量多,在測(cè)量平行度誤差時(shí),測(cè)量速度不高,影響測(cè)量效率的情況,有針對(duì)性地設(shè)計(jì)出測(cè)量汽門搖臂軸平行度誤差的專用檢測(cè)裝置,此檢測(cè)裝置方便實(shí)用、可靠性好.可以極大地提高汽門搖臂軸零件的測(cè)量效率以及測(cè)量精度.

1 汽門搖臂軸平行度誤差測(cè)量原理

汽門搖臂軸零件的結(jié)構(gòu)以及技術(shù)要求如圖1所示,通過對(duì)汽門搖臂軸零件圖進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):其圖中平行度公差標(biāo)注的含義為汽門搖臂軸φ18H8 mm孔的軸線相對(duì)于基準(zhǔn)A為汽門搖臂軸零件的底面平行度公差為0.04 mm,其被測(cè)要素是孔的軸線,是中心要素,基準(zhǔn)要素是汽門搖臂軸的底面是輪廓要素,屬于線對(duì)面的平行度公差要求.汽門搖臂軸φ16H6 mm孔的軸線相對(duì)于基準(zhǔn)B為直徑φ18H8 mm孔的軸線的平行度公差也為0.04 mm,其被測(cè)要素和基準(zhǔn)要素都是孔的軸線,都是中心要素,屬于線對(duì)線的平行度公差要求.

測(cè)量汽門搖臂軸零件的線對(duì)面、線對(duì)線平行度誤差時(shí),要按照線對(duì)面、線對(duì)線平行度誤差的測(cè)量原理進(jìn)行測(cè)量.線對(duì)面、線對(duì)線平行度誤差測(cè)量原理如圖2所示.在圖2a中將被測(cè)零件(被測(cè)軸線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1)放置在平板上,被測(cè)軸線由可脹式心軸模擬,將指示表測(cè)頭置于鉛垂軸截面內(nèi)測(cè)量距離為L(zhǎng)2的兩位置處,測(cè)得讀數(shù)分別為M1和M2,則被測(cè)軸線相對(duì)于底面的平行度誤差為f//線對(duì)面＝ M1-M2L1/L2.在圖2b中被測(cè)孔軸線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,被測(cè)孔的軸線和基準(zhǔn)孔的軸線均由心軸模擬,再將基準(zhǔn)心軸安放在兩個(gè)等高的V型塊上體現(xiàn)基準(zhǔn)軸線,在模擬被測(cè)孔軸線的心軸上距離為L(zhǎng)2的兩個(gè)位置上測(cè)得的讀數(shù)為M1和M2.則線對(duì)線平行度誤差為 f＝ M-ML/L[1].

//線對(duì)線1212

汽門搖臂軸零件的平行度專用檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì),要嚴(yán)格按照線對(duì)面、線對(duì)線平行度誤差的測(cè)量原理進(jìn)行設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)的汽門搖臂軸平行度專用檢測(cè)裝置由底座、左右立柱、定距套、橫梁、定位塊、定位柱、V型塊、支撐塊、夾表套以及校表規(guī)等結(jié)構(gòu)構(gòu)成.

2 平行度專用檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)過程

2.1 校表規(guī)的設(shè)計(jì)

汽門搖臂軸平行度檢測(cè)裝置在測(cè)量平行度誤差時(shí),需要使用校表規(guī)對(duì)檢測(cè)裝置的百分表進(jìn)行調(diào)零.由于測(cè)量的是汽門搖臂軸為φ18H8 mm孔的軸線相對(duì)于汽門搖臂軸零件的底面A基準(zhǔn)平行度誤差以及汽門搖臂軸為φ16H6 mm孔的軸線相對(duì)于B基準(zhǔn)為φ18H8 mm孔的軸線的平行度誤差.因此,需要兩個(gè)校表規(guī)分別對(duì)安裝在兩個(gè)橫梁上的百分表進(jìn)行調(diào)零,其中一個(gè)校表規(guī)的結(jié)構(gòu)如圖3所示.圖中為φ18±0.001 mm的校表心軸模擬的是φ18H8 mm孔的軸線,此孔的軸線是測(cè)量φ16H6 mm孔的軸線平行度誤差時(shí)的基準(zhǔn)軸線,在φ18±0.001 mm的校表心軸上要安裝校表柱,此校表柱的頂端到φ18±0.001 mm校表心軸軸線的距離為34±0.002 mm.校表柱和校表心軸在制造過程中選擇的制造材料為GCr15,即高碳鉻軸承鋼.此種材料經(jīng)過淬火后,可以使校表柱和校表心軸具有較高的硬度、耐磨性以及較高的接觸疲勞性能.因此,校表柱和校表心軸在制造過程中需要進(jìn)行淬火熱處理,并保證淬火后校表柱和校表心軸的洛氏硬度要達(dá)到62～65 HRC[2].同時(shí),在制造中對(duì)校表柱和校表心軸還要進(jìn)行發(fā)黑表面處理,可以提高校表柱和校表心軸的防腐蝕性能.

2.2 平行度檢測(cè)裝置的裝配與使用

汽門搖臂軸平行度檢測(cè)裝置的零件設(shè)計(jì)完成后,在Pro/E軟件中完成零件三維圖形的繪制與檢測(cè)裝置的裝配[3-6],裝配完成后的平行度檢測(cè)裝置如圖4所示.從圖4中能夠觀察到平行度檢測(cè)裝置清晰的結(jié)構(gòu)特征與組成零件.V型塊通過M6×20內(nèi)六角螺釘安裝在底座上,V型塊的作用主要用于支撐零件并模擬φ18H8 mm孔的軸線.后左立柱6和后右立柱13,前左立柱4和前右立柱18都安裝在底座上,橫梁10有兩根分別安裝在前左右立柱4和18,后左右立柱6和13上.通過前定距套17和后定距套12,將兩根橫梁在前后立柱上的位置進(jìn)行精確定位,并利用規(guī)格為M6滾花螺釘將兩根橫梁分別固定在前后立柱上.

百分表7和8通過夾表套安裝在橫梁的兩個(gè)百分表定位孔中,并通過利用規(guī)格為M5的滾花螺釘來緊固兩個(gè)百分表,這兩個(gè)百分表主要用來測(cè)量φ16H6 mm孔的軸線相對(duì)于基準(zhǔn)B為φ18H8 mm孔的軸線的平行度誤差.百分表5和19通過夾表套也安裝在橫梁的孔中,同樣通過利用規(guī)格為M5的滾花螺釘來緊固兩個(gè)百分表,百分表5和19主要用來測(cè)量φ18H8 mm孔的軸線相對(duì)于基準(zhǔn)A為零件底面的平行度誤差.定位柱通過端部M10的螺紋固定在底座上,通過利用規(guī)格為M5的內(nèi)六角螺釘將定位塊固定在底座上,定位柱和定位塊主要用于測(cè)量零件線對(duì)面平行度誤差時(shí)的精確定位.

在測(cè)量汽門搖臂軸零件直徑為φ18H8 mm孔的軸線相對(duì)于基準(zhǔn)A為汽門搖臂軸零件底面的平行度誤差時(shí),首先需要利用校表柱對(duì)百分表5和19進(jìn)行校零,校零時(shí),將校表柱分別與兩個(gè)百分表接觸,并對(duì)百分表進(jìn)行調(diào)零,使百分表的指針指在零位,圖5即為百分表的校零示意圖.百分表校零完成之后,將汽門搖臂軸零件安裝在定位柱和定位塊之間,將φ18 mm的被測(cè)心軸插入φ18H8 mm孔中,用于模擬φ18H8 mm孔的被測(cè)軸線,百分表的測(cè)量頭與被測(cè)心軸接觸,得到兩個(gè)百分表的讀數(shù),再利用線對(duì)面平行度誤差計(jì)算公式即可得到φ18H8 mm孔的軸線相對(duì)于基準(zhǔn)A為零件底面的平行度誤差,測(cè)量示意圖如圖6所示.

使用汽門搖臂軸平行度檢測(cè)裝置測(cè)量φ16H6 mm孔的軸線相對(duì)于基準(zhǔn)Bφ18H8 mm孔的軸線的平行度誤差時(shí),需要使用設(shè)計(jì)制造的校表規(guī)對(duì)百分表7和8進(jìn)行校零,校表規(guī)由校表心軸和校表柱組成.校零時(shí),需要將校表柱裝配在校表心軸上,校表心軸放置在兩個(gè)V型塊上,用校表心軸模擬φ18H8 mm孔的基準(zhǔn)軸線,然后將百分表7的測(cè)量頭與校表柱的端面接觸,并對(duì)百分表7進(jìn)行調(diào)零,使百分表7的指針指在零位,即可完成百分表7的校零,百分表8的校零過程與百分表7的校零方法一致,通過圖7可以觀察百分表的校零過程.

利用校表規(guī)對(duì)百分表7和8的校零完成之后,將汽門搖臂軸零件安裝在基準(zhǔn)心軸上,并通過支撐塊進(jìn)行支撐,基準(zhǔn)心軸用來模擬為φ18H8 mm孔的軸線,此孔軸線作為基準(zhǔn)軸線,將φ16 mm的被測(cè)心軸插入φ16H6 mm的被測(cè)孔中,此被測(cè)心軸主要用于模擬φ16H6 mm孔的軸線,此孔的軸線是被測(cè)軸線.兩個(gè)百分表的測(cè)量頭與被測(cè)心軸接觸,得到兩個(gè)百分表的讀數(shù),利用線對(duì)線平行度誤差計(jì)算公式得到汽門搖臂軸零件φ16H6 mm孔的軸線相對(duì)于基準(zhǔn)B的φ18H8 mm孔的軸線的平行度誤差,其測(cè)量示意圖如圖8所示.

3 結(jié)語

目前,此新型檢測(cè)裝置已經(jīng)積極向某機(jī)械制造企業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用,并向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)了國(guó)家實(shí)用新型專利并獲得授權(quán)(專利號(hào):201720441030.5).由于該新型汽門搖臂軸零件平行度檢測(cè)裝置在設(shè)計(jì)過程中,嚴(yán)格按照線對(duì)面、線對(duì)線平行度誤差的測(cè)量原理進(jìn)行設(shè)計(jì),其設(shè)計(jì)原理正確.所設(shè)計(jì)的平行度誤差檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊,且能夠快速準(zhǔn)確地測(cè)出汽門搖臂軸平行度誤差.在實(shí)際生產(chǎn)中,可以大大提高汽門搖臂軸零件的檢測(cè)精度和檢測(cè)速度,滿足了汽門搖臂軸零件的平行度誤差測(cè)量的需要.對(duì)同類批量零件平行度誤差的測(cè)量,該檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)單實(shí)用的特點(diǎn),對(duì)同類零件檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì),具有一定借鑒意義.