活塞测量工作台设计及精度分析

　　1　活塞测量原理、方法

　　活塞裙部外型面是实现汽车发动机大功率、低油耗、平稳运转的重要因素,无论从活塞的设计开发,还是对国外活塞样品的消化吸收,都要求精密、先进的测量手段,提供活塞外型面的精确数据。大批量活塞的加工和成品检验过程中,也要求对活塞裙部外型面进行测量。

　　由于各种发动机的工作状况不同,活塞裙部外型面稍有差异。一般裙部横截面的轮廓曲线呈近似椭圆曲线;纵截面的轮廓曲线一般为中凸曲线。在检验中,若采用三维测量来检验,需要花费较多的时间,不能满足实际生产效率的要求,对于具有一定稳定精度的活塞生产设备而言,所生产的活塞如能在活塞裙部若干纵、横截面上的轮廓曲线尺寸得到满足,则整个裙部轮廓曲面也一定能满足设计要求,因此只要测量活塞裙部数个截面的轮廓曲线就可检验活塞裙部质量。

　　由于活塞裙部纵截面的轮廓曲线是与活塞中心线对称的,横截面轮廓曲线则是与中心点对称,故测量纵截面轮廓曲线只要测出各高度处的直径,测量横截面轮廓曲线也只要测出各分度位置处的直径即可。

　　2　测量工作台运动形式分析及结构设计

　　根据前述的测量原理和方法,为了能测出活塞裙部的纵、横截面的轮廓曲线,传感器和活塞之间必须具有以下两种相对运动:(1)传感器相对活塞中心线的回转运动或活塞绕自身中心轴线的自转而构成的两者相对回转运动;(2)传感器与活塞之间沿活塞中心线方向的相对运动。

　　为获得上述的两种相对运动,装有传感器的测量轴和装夹活塞的测量台可有以下的四种形式:

　　(1)测量轴沿导轨的上下运动,测量台的自身回转运动;

　　(2)测量轴既作回转运动,又能沿导轨作上下运动,而测量台固定不动;

　　(3)测量轴作回转运动,测量台作上下运动;

　　(4)测量轴固定不动,测量台作上下运动,同时也能作回转运动。

　　显然(2)、(4)两种运动型式的测量工作台是不能选用的,因为他们将两种运动集中到一个部件上增加了部件结构的复杂性,给制造装配带来了困难,第(3)种运动型式的测量工作台,由于测量台上还需固定装夹定位活塞用的夹具,再加上被测活塞重量,因此在测量台作上下运动时要求有较大的驱动力矩,另外测量轴的旋转给传感器的输出连线造成不便,而第(1)种形式克服了第(3)种形式的缺点。本测量工作台选用了第(1)种形式,其结构简图如图1所示。

　　3　测量工作台机械误差对测量结果的影响分析

　　测量工作台中各个零部件的制造及装配中不可避免地存在着误差,正确认识系统中的各项误差及对测量结果精度的影响,从而合理地分配制造误差,采取各种措施减小误差影响,对保证测量的系统精度,提高测量结果的可靠性和可信性是一个十分重要的问题,下面对各项误差的影响加以分析。