汽門搖臂軸平行度專用檢測裝置的設計與研究??

程二九 朱娉娉

(①安徽機電職業(yè)技術學院機械工程系，安徽蕪湖241000；②安徽工業(yè)經濟職業(yè)技術學院基礎部，安徽合肥230051)

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

1 汽門搖臂軸平行度誤差測量原理

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

測量汽門搖臂軸零件的線對面、線對線平行度誤差時,要按照線對面、線對線平行度誤差的測量原理進行測量.線對面、線對線平行度誤差測量原理如圖2所示.在圖2a中將被測零件(被測軸線長度為L1)放置在平板上,被測軸線由可脹式心軸模擬,將指示表測頭置于鉛垂軸截面內測量距離為L2的兩位置處,測得讀數分別為M1和M2,則被測軸線相對于底面的平行度誤差為f//線對面＝ M1-M2L1/L2.在圖2b中被測孔軸線長度為L1,被測孔的軸線和基準孔的軸線均由心軸模擬,再將基準心軸安放在兩個等高的V型塊上體現基準軸線,在模擬被測孔軸線的心軸上距離為L2的兩個位置上測得的讀數為M1和M2.則線對線平行度誤差為 f＝ M-ML/L[1].

//線對線1212

汽門搖臂軸零件的平行度專用檢測裝置的設計,要嚴格按照線對面、線對線平行度誤差的測量原理進行設計.設計的汽門搖臂軸平行度專用檢測裝置由底座、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)等結構構成.

2 平行度專用檢測裝置設計過程

2.1 校表規(guī)的設計

汽門搖臂軸平行度檢測裝置在測量平行度誤差時,需要使用校表規(guī)對檢測裝置的百分表進行調零.由于測量的是汽門搖臂軸為φ18H8 mm孔的軸線相對于汽門搖臂軸零件的底面A基準平行度誤差以及汽門搖臂軸為φ16H6 mm孔的軸線相對于B基準為φ18H8 mm孔的軸線的平行度誤差.因此,需要兩個校表規(guī)分別對安裝在兩個橫梁上的百分表進行調零,其中一個校表規(guī)的結構如圖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,此孔的軸線是測量φ16H6 mm孔的軸線平行度誤差時的基準軸線,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到62～65 HRC[2].同時,在制造中對校表柱和校表心軸還要進行發(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 平行度檢測裝置的裝配與使用

汽門搖臂軸平行度檢測裝置的零件設計完成后,在Pro/E軟件中完成零件三維圖形的繪制與檢測裝置的裝配[3-6],裝配完成后的平行度檢測裝置如圖4所示.從圖4中能夠觀察到平行度檢測裝置清晰的結構特征與組成零件.V型塊通過M6×20內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百分表,這兩個百分表主要用來測量φ16H6 mm孔的軸線相對于基準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百分表,百分表5和19主要用來測量φ18H8 mm孔的軸線相對于基準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量零件線對面平行度誤差時的精確定位.

在測量汽門搖臂軸零件直徑為φ18H8 mm孔的軸線相對于基準A為汽門搖臂軸零件底面的平行度誤差時,首先需要利用校表柱對百分表5和19進行校零,校零時,將校表柱分別與兩個百分表接觸,并對百分表進行調零,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的被測心軸插入φ18H8 mm孔中,用于模擬φ18H8 mm孔的被測軸線,百分表的測量頭與被測心軸接觸,得到兩個百分表的讀數,再利用線對面平行度誤差計算公式即可得到φ18H8 mm孔的軸線相對于基準A為零件底面的平行度誤差,測量示意圖如圖6所示.

使用汽門搖臂軸平行度檢測裝置測量φ16H6 mm孔的軸線相對于基準Bφ18H8 mm孔的軸線的平行度誤差時,需要使用設計制造的校表規(guī)對百分表7和8進行校零,校表規(guī)由校表心軸和校表柱組成.校零時,需要將校表柱裝配在校表心軸上,校表心軸放置在兩個V型塊上,用校表心軸模擬φ18H8 mm孔的基準軸線,然后將百分表7的測量頭與校表柱的端面接觸,并對百分表7進行調零,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心軸上,并通過支撐塊進行支撐,基準心軸用來模擬為φ18H8 mm孔的軸線,此孔軸線作為基準軸線,將φ16 mm的被測心軸插入φ16H6 mm的被測孔中,此被測心軸主要用于模擬φ16H6 mm孔的軸線,此孔的軸線是被測軸線.兩個百分表的測量頭與被測心軸接觸,得到兩個百分表的讀數,利用線對線平行度誤差計算公式得到汽門搖臂軸零件φ16H6 mm孔的軸線相對于基準B的φ18H8 mm孔的軸線的平行度誤差,其測量示意圖如圖8所示.

3 結語

目前,此新型檢測裝置已經積極向某機械制造企業(yè)進行推廣應用,并向國家知識產權局申請了國家實用新型專利并獲得授權(專利號:201720441030.5).由于該新型汽門搖臂軸零件平行度檢測裝置在設計過程中,嚴格按照線對面、線對線平行度誤差的測量原理進行設計,其設計原理正確.所設計的平行度誤差檢測裝置結構緊湊,且能夠快速準確地測出汽門搖臂軸平行度誤差.在實際生產中,可以大大提高汽門搖臂軸零件的檢測精度和檢測速度,滿足了汽門搖臂軸零件的平行度誤差測量的需要.對同類批量零件平行度誤差的測量,該檢測裝置的結構具有簡單實用的特點,對同類零件檢測裝置的設計,具有一定借鑒意義.