孔中心距專用測(cè)量工具設(shè)計(jì)與應(yīng)用

郭建強(qiáng)

（東風(fēng)輕型發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，十堰442003）

孔中心距專用測(cè)量工具設(shè)計(jì)與應(yīng)用

郭建強(qiáng)

（東風(fēng)輕型發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，十堰442003）

根據(jù)ZD30柴油機(jī)氣缸蓋雙凸輪軸孔特點(diǎn)，要求測(cè)量?jī)赏馆嗇S孔中心距和凸輪軸孔到惰輪軸孔中心距。設(shè)計(jì)了2種孔中心距專用測(cè)量工具，滿足現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)量需要，有效地監(jiān)控產(chǎn)品對(duì)該尺寸的要求。

凸輪軸孔惰輪軸孔孔中心距快速測(cè)量

1 前言

在機(jī)械加工中，兩孔中心距的測(cè)量是最常見的測(cè)量，如箱體零件加工基準(zhǔn)兩定位銷孔中心距的測(cè)量。如果該基準(zhǔn)孔中心距超差，將直接導(dǎo)致零件報(bào)廢。傳統(tǒng)的專用測(cè)量工具一般以平面為基準(zhǔn)，兩浮動(dòng)圓臺(tái)銷或膨脹銷定位兩中心孔。我公司ZD30柴油機(jī)為雙凸輪軸頂置結(jié)構(gòu)，在氣缸蓋加工完成后需測(cè)量?jī)赏馆嗇S孔的中心距以及凸輪軸孔到惰輪軸孔的中心距。由于凸輪軸瓦蓋端面和缸蓋軸承座端面均為毛坯面，因此瓦蓋端面與軸承座端面形成段差；并且凸輪軸孔為3/4圓，采用傳統(tǒng)以端面基準(zhǔn)定位，測(cè)頭設(shè)計(jì)成浮動(dòng)圓臺(tái)測(cè)頭方案將產(chǎn)生較大測(cè)量誤差，無法滿足測(cè)量精度要求。本文詳細(xì)介紹這種特殊情況下的兩孔中心距專用測(cè)量工具的設(shè)計(jì)方案,保證測(cè)量的精度要求。

2 測(cè)量要求

ZD30柴油機(jī)氣缸蓋凸輪軸孔精鏜后，測(cè)量?jī)赏馆嗇S孔的中心距和凸輪軸孔到惰輪孔中心距。凸輪軸孔加工后的產(chǎn)品測(cè)量要求見圖1。以下分別論述兩凸輪軸孔中心距專用測(cè)量工具和凸輪軸孔到多輪軸孔中心距專用測(cè)量工具的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工作過程。

圖1 產(chǎn)品測(cè)量要求

3 凸輪軸孔中心距測(cè)量工具

3.1 方案設(shè)計(jì)

測(cè)量工具設(shè)計(jì)成手持式，以缸蓋前端面為定位面，兩浮動(dòng)階梯分組測(cè)頭分別定心兩凸輪軸孔，其中一測(cè)頭可沿中心距方向移動(dòng)。定心裝置設(shè)計(jì)成階梯分組測(cè)頭，百分表顯示中心距，如圖2所示。

在測(cè)量工具本體1上固定有導(dǎo)套2，導(dǎo)套2內(nèi)裝有滾珠軸承3，階梯分組測(cè)頭4通過彈簧8能夠浮動(dòng)，適當(dāng)?shù)膹椈闪ΡＷC本體1與缸蓋前端面基準(zhǔn)有效貼合。V型滾珠導(dǎo)軌5安裝在檢具本體上，階梯分組測(cè)頭可通過V型滾珠導(dǎo)軌5沿兩孔中心距方向移動(dòng)，百分表6顯示與校準(zhǔn)件的相對(duì)誤差。

3.2 主要部件設(shè)計(jì)

檢具結(jié)構(gòu)中主要部件為本體和階梯分組測(cè)頭[1]2部分：（1）檢具本體材料為GrWMn，熱處理硬度≥60HRC并穩(wěn)定性處理。定位基準(zhǔn)孔內(nèi)徑尺寸為Φ22+0.0330 mm，孔軸線對(duì)基準(zhǔn)A的50 mm長(zhǎng)的垂直度為Φ0.02，如圖3所示。（2）階梯分組測(cè)頭按凸輪軸孔Φ30+0.0210 mm分成3組，分別為Φ29.995±0.002、Φ30.01±0.002和Φ30.020-0.003 mm。材料為CrWMn，表面淬火硬度HRC≥60，芯部硬度HRC28～32，孔Φ6部分不淬火，如圖4所示。

值得一提的是被測(cè)凸輪軸孔端面段差，且凸輪軸孔為3/4圓，測(cè)頭如果設(shè)計(jì)成傳統(tǒng)的圓臺(tái)測(cè)頭將導(dǎo)致測(cè)量誤差大，不能夠達(dá)到測(cè)量的精度要求。

3.3 校準(zhǔn)件設(shè)計(jì)

圖2 凸輪軸孔中心距檢具結(jié)構(gòu)圖

標(biāo)準(zhǔn)件由2部分組成，標(biāo)準(zhǔn)中心距模板2通過螺栓緊固在本體1上，見圖5。兩標(biāo)準(zhǔn)孔直徑與產(chǎn)品凸輪軸孔徑同?？字行木嘣O(shè)計(jì)為產(chǎn)品凸輪軸孔中心距公差1/10即44±0.007 mm。

4 凸輪軸孔到惰輪軸孔距離測(cè)量工具

測(cè)量工具設(shè)計(jì)成手持式，以缸蓋前端面為定位面，兩測(cè)頭分別定心凸輪軸孔和惰輪軸孔，見圖6。凸輪軸孔定心測(cè)頭設(shè)計(jì)成階梯分組測(cè)頭。由于惰輪軸孔端面為平面，不存在凸輪軸孔段差，因此定心測(cè)頭設(shè)計(jì)成傳統(tǒng)的圓臺(tái)測(cè)頭，百分表顯示中心距。

在測(cè)量工具本體1上固定有導(dǎo)套6，導(dǎo)套內(nèi)裝有滾珠軸承3；圓臺(tái)測(cè)頭4和階梯分組測(cè)頭5可在滾珠軸承內(nèi)內(nèi)作上下運(yùn)動(dòng)，通過調(diào)整彈簧的彈力保證測(cè)頭有合適的測(cè)量力，使檢具本體與缸蓋測(cè)量基準(zhǔn)面有效貼合。圓臺(tái)測(cè)頭4定心惰輪軸孔，階梯分組測(cè)頭5定心凸輪軸孔。V型滾珠導(dǎo)軌2安裝在檢具本體上，百分表固定在V型滾珠導(dǎo)軌上并能夠隨圓臺(tái)測(cè)頭4沿孔中心距方向移動(dòng)。

圖3 檢具本體結(jié)構(gòu)圖

圖4 階梯分組測(cè)頭結(jié)構(gòu)圖

圖5 校準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)圖

本體和階梯分組測(cè)頭設(shè)計(jì)與凸輪軸孔中心距測(cè)量工具相同，標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)與凸輪軸孔中心距測(cè)量工具相同，此處不作進(jìn)一步論述。

5 結(jié)束語

圖6 凸輪軸孔到惰輪軸孔距離檢具結(jié)構(gòu)圖

孔中心距是機(jī)加工中經(jīng)常測(cè)量的尺寸，其測(cè)量方案也千差萬別，本文中介紹了孔中心距專用測(cè)量工具的2種設(shè)計(jì)方案。一種是兩孔端面有段差，兩孔為3/4圓的中心距測(cè)量。另一種是一個(gè)孔端面有段差，孔為3/4圓，另一個(gè)孔為端面無段差，孔為完整孔的中心距測(cè)量。該專用測(cè)量工具最初測(cè)頭設(shè)計(jì)成圓臺(tái)測(cè)頭，由于孔端面段差的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致測(cè)頭不能完全與孔口貼合，使測(cè)量誤差大，無法滿足產(chǎn)品測(cè)量要求。通過分析將圓臺(tái)測(cè)頭改成階梯分組測(cè)頭，避免了測(cè)頭和被測(cè)孔孔口接觸，消除了由孔端面段差導(dǎo)致的測(cè)量誤差。經(jīng)過改進(jìn)后的專用測(cè)量工具的測(cè)量結(jié)果與三坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果符合。

目前該檢具已投入使用，減少了產(chǎn)品送三坐標(biāo)檢驗(yàn)的頻次，很好地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的快速測(cè)量。

1謝誠(chéng).檢驗(yàn)夾具設(shè)計(jì)（第一版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

Design and Application of Hole-Center Distance Measuring Tool

Guo Jianqian
（Dongfeng Light Engine Co.,Ltd,Shiyan 442003,China）

According to the characteristics of two camshaft bores of ZD30 engine cylinder head,it is required to measure the distance between two camshaft bore centers and the distance between a camshaft bore center and the idler wheel shaft bore center.Two dedicated tools for both measurements are designed. The measuring tools are easy and quick to operate.This provides an effective way to monitor these dimensions.

camshaft hole,idler wheel shaft hole,hole center distance,rapid measurement

10.3969/j.issn.1671-0614.2014.01.010

來稿日期：2013-07-23

郭建強(qiáng)（1972-），男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)制造測(cè)量技術(shù)。