一種實用的同軸度測量儀的研制

張良

（寧波技師學(xué)院，浙江寧波315032）

0 引言

某技師學(xué)院與某機(jī)械儀表有限公司簽訂合同，為該公司設(shè)計一款同軸度測量儀，主要用于軸類零件的同軸度檢測，要求總體裝配精度高、測量誤差小、操作方便靈活，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計并實施首臺試制任務(wù)。

1 課題概述、用途及特點

本課題主要為設(shè)計一款同軸度測量儀，是為了模擬軸類零件的回轉(zhuǎn)中心來測量被測工件的同軸度，即被測軸線對基準(zhǔn)軸的同軸度誤差（用于不需要兩頂尖定位的軸類零件的測量）。

本課題研制的同軸度測量儀主要用途如下：1)軸類零件外圓及內(nèi)圓參數(shù)的同時精密測量；2)軸類零件多點參數(shù)的同時精密測量；3)軸類零件圓度、同軸度、圓周跳動、斷面差的精密測量；4)快速測量斷面差，且內(nèi)圓及外圓可同時測量。

本同軸度測量儀具有如下特點：1)標(biāo)準(zhǔn)精度0.005 mm和高精度0.003 mm；2)快速測量，節(jié)省時間；3)操作方便、通用性強(qiáng)；4)輕便易搬、維護(hù)簡單；5)操作環(huán)境要求不高；6)可依據(jù)零件特殊性，專門定制。

一般情況下，同軸度測量儀需重點確認(rèn)3個部分：標(biāo)準(zhǔn)精度和高精度，旋轉(zhuǎn)工作軸，量表規(guī)格和其它配件（量表支架、標(biāo)準(zhǔn)杠桿表支架、側(cè)面杠桿表支架、導(dǎo)軌末端支架等）。

2 本課題的任務(wù)及要求

2.1 課題的任務(wù)

1）對同軸度測量儀進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析；2）完成同軸度測量儀裝配圖及零件圖的繪制工作，要求結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，同時滿足生產(chǎn)加工工藝性要求；3）完成同軸度測量儀機(jī)械加工工序卡片、機(jī)械加工工藝過程卡片的填寫，要求規(guī)范、完整；4）完成同軸度測量儀的操作說明書等資料；5）完成同軸度測量儀（試制機(jī)）的零件加工、組裝和調(diào)試工作，最終達(dá)到設(shè)計要求。

2.2 本課題的設(shè)計要求

1）要求同軸度測量儀結(jié)構(gòu)合理，能充分考慮零件設(shè)計制造精度及裝配精度，達(dá)到使用要求，具有實際應(yīng)用價值；2）所有圖樣要清晰完整，滿足實際需求，并符合國家標(biāo)準(zhǔn)；3）零件工藝、工序的編排要符合實際加工需求；4）完成同軸度測量儀的部件組裝，精度達(dá)到設(shè)計要求。

3 本課題的結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 同軸度誤差測量的常用方法

同軸度是一種形位公差，它是將理論參考軸線作為基準(zhǔn)，用來測量被測軸線和基準(zhǔn)軸線的偏離程度。一般定義基準(zhǔn)軸線為理想的直線，而被測軸線的偏離通常是3種情況的綜合——軸線彎曲、軸線傾斜和軸線偏移。無論是在機(jī)械加工中，還是塑料的注塑成型中，經(jīng)常會遇到產(chǎn)品內(nèi)圓和外圓之間或者它們本身要素之間有同軸度的要求，而目前常用的同軸度測量方法主要有3類：1)無包容的同軸度的檢測；2)采用三坐標(biāo)測量儀檢測，即運(yùn)用CMM分別在外圓柱面和內(nèi)圓柱面取點，在軟件中直接測量出2個圓柱面的同軸度；3)采用同軸度測量儀檢測，使零件旋轉(zhuǎn)1周，百分表的最大和最小的度數(shù)的差值即為同軸度差異，而該法在實際使用過程中，常用的方法包括利用V形鐵測定法、利用數(shù)據(jù)采集儀連接百分表測量法。

而本課題采用的是第3）類方法，并設(shè)計研制一套同軸度測量儀，并達(dá)到使用方要求。

圖1 同軸度測量儀總裝圖

3.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

本同軸度測量儀由左板1、右板9、底板3、夾緊裝置5及滑塊7和滑塊8組成。

1)左板1上設(shè)有兩平行轉(zhuǎn)軸，每個轉(zhuǎn)軸的一端裝設(shè)有一轉(zhuǎn)輪，每個轉(zhuǎn)軸的另一端均裝設(shè)有同步帶輪11，靠手輪的旋轉(zhuǎn)同步傳動至2個轉(zhuǎn)軸使兩轉(zhuǎn)輪相緊貼轉(zhuǎn)動。

2)左板上開有滑移槽，滑移槽內(nèi)裝設(shè)有一可在其上沿Z軸方向滑移的夾緊裝置5，所述的夾緊裝置前端穿有一根短軸，軸上穿設(shè)有一個滾動軸承用于壓緊所需要測量的工件表面。

3)左板1上設(shè)有中心軸線在X軸方向上的3根導(dǎo)向桿4，所述的導(dǎo)向桿上安裝有可滑動的第1滑塊7和第2滑塊8，第1滑塊上開設(shè)有緊固螺釘和微調(diào)裝置，可調(diào)整測量表的位置和方向，下面凹槽處設(shè)有1塊磁鐵，可與第3根導(dǎo)向桿滑移到合適的地方吸住定位。所述的第2滑塊上穿設(shè)有1根連桿，連桿上設(shè)有第1測量表，第2滑塊上還裝設(shè)有可調(diào)節(jié)的小滑塊，小滑塊底部同樣鑲嵌有1塊磁鐵，在第2滑塊滑動至固定位置時與前端的導(dǎo)向桿靠磁力貼緊，起固定作用。

4)上述零件均固定在底板3上，底板上還穿設(shè)有4個腳墊2。

3.3 產(chǎn)品組裝過程說明

由于該設(shè)備零件較多，故分為幾個部分進(jìn)行組裝，最后進(jìn)行總裝?？傮w而言，該設(shè)備由滑塊機(jī)構(gòu)1、滑塊機(jī)構(gòu)

2、夾緊機(jī)構(gòu)、左滾動機(jī)構(gòu)以及其余所需零部件組合而成。

1)滑塊機(jī)構(gòu)1的組裝?；瑝K機(jī)構(gòu)1由1個滑塊主體、1個調(diào)整塊、1個小襯套、1個滾花平頭螺釘、1個定制螺釘、1個定制套筒、1個圓柱銷、1個緊固螺母、2個襯套、1根圓柱螺旋壓縮彈簧以及1塊磁鐵組成，如圖2所示。

圖2 滑塊機(jī)構(gòu)1的組裝

圖3 滑塊機(jī)構(gòu)2的組裝

2)滑塊機(jī)構(gòu)2的組裝。滑塊機(jī)構(gòu)2由1個測量支桿、1個六角螺母、1個滑塊主體、1個磁鐵定位器、1個內(nèi)六角圓柱頭螺釘、2個襯套以及1塊磁鐵組成，如圖3所示。

3)夾緊機(jī)構(gòu)的組裝。夾緊機(jī)構(gòu)由1個滾花平頭螺釘、1個裝夾壓板、1個圓柱銷、1個裝夾座、1個深溝球軸承、1個連接桿以及1個圓柱螺旋壓縮彈簧組成，如圖4所示。

4)左滾動機(jī)構(gòu)的組裝。左滾動機(jī)構(gòu)由2個軸套、3個墊圈、1個AF型同步帶輪、2個AS型同步帶輪、6個內(nèi)六角凹端緊定螺釘、1個開口擋圈、1個手輪軸、2個滾柱、1個左主體、1個手輪組成，如圖5所示。

圖4 夾緊機(jī)構(gòu)的組裝

圖5 左滾動機(jī)構(gòu)的組裝

4 測量儀使用方法和操作注意事項

4.1 使用方法

1)根據(jù)被測工件大小調(diào)節(jié)壓輪高度，使壓輪能夠以合適的壓力壓住被測工件。2)通過操作手柄升起壓輪，將被測工件放置在旋轉(zhuǎn)工作軸上，然后將壓輪歸位。3)調(diào)節(jié)表架的高度，并將其移動，使千分表（百分表）測頭接觸被測工件表面，調(diào)整表盤指針歸零。4)調(diào)節(jié)杠桿表測頭至被測工件合適位置，并使之接觸工件表面，調(diào)整表盤指針歸零。5)旋轉(zhuǎn)手輪，根據(jù)實際情況微調(diào)表頭，完成讀數(shù)。

4.2 操作注意事項

本測量儀在使用過程中，需注意以下事項：1)需將儀器放置在干燥、清潔的環(huán)境中，不能直接暴露在陽光直射或潮濕的地方，避免高溫和劇烈振動;2)本測量儀是一種精密儀器，在運(yùn)輸和移動過程中，應(yīng)小心輕放，避免沖擊和碰撞;3)為了不影響儀器的精確度，應(yīng)使用干凈的軟布或脫脂棉蘸純酒精或?qū)Ｓ们逑磩┎潦谩靶D(zhuǎn)工作軸”和“導(dǎo)向軸”，避免用手觸摸和直接擦拭;4)定期對儀器做防銹、清潔等保養(yǎng)工作，防止酸性（腐蝕性）等物質(zhì)接觸儀器表面;5)使用時儀器應(yīng)水平放置，以防止在測量過程中工件軸向移動。

4.3 維護(hù)與保養(yǎng)

表1 同軸度測量儀常見問題的原因及解決方法

本測量儀所有部件都應(yīng)保持清潔，若有細(xì)小灰塵，可用吹氣球吹去，若有油漬或指印，請使用棉紗輕輕抹去。另外，同軸度測量儀是一種精密儀器，禁止自行拆裝，以防止降低儀器的測量精度或者損壞儀器。同時，同軸度測量儀不使用時，需用防塵罩蓋好，以避免灰塵；涂上防銹油并貯藏在干燥的地方，以避免生銹。為保持同軸度測量儀的性能，建議進(jìn)行定期檢查。

5 常見問題的原因及解決方法

本同軸度測量儀常見問題的原因及解決方法見表1。

6 本課題的效果

圖6 同軸度測量儀（試制機(jī)）實物圖

本同軸度測量儀適用于臺階軸、軸套、襯套等有同軸度要求的零件測量，與同類型的測量儀相比，具有結(jié)構(gòu)合理、精度高、誤差小、適用范圍廣泛、使用維護(hù)方便等特點，是較理想的專用測量工具，受到用戶的一致好評。

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