一种用于工序间快速测量的紧凑型同轴度检具

　　1 问题的提出和解决的思路

　　同轴度是测量难度较大的一种位置参数,尤其在要求同时满足以下二项条件时:①被测孔的尺寸较小,其周围空间又很狭窄;②必须适用于批量生产条件下的车间现场,具备快速测量的能力。

　　上述情况在制造业界并不少见,如汽油发动机的缸体中,挺杆孔的弹簧底孔相对气门导管孔之间的同轴度检测,就是一个典型实例。尽管同轴度指标为0.2,似乎不太高,但工艺上明确规定每一项都必须测,即100%全检。当生产率很高时,测量工作量将很大,孔与孔之间不仅间距小,而且不在一个平面(参见图1),在这种情况下要实现工序间的快速测量确是一个难题。

　　在形状和位置公差的国家标准的附录(1)中,推荐了若干种同轴度误差检测方案,其中一种机械式检具的方案如图2所示。从图中可见,检具左端的实体心轴在使用时被插入工件的一个孔中,检具右端设置了一个测量杠杆,杠杆两端分别为与被测孔接触的测头和与千(百)分表接触的测砧。心轴转动一周,就测量被检孔的一个横截面,可分别在一个或数个剖面上测量。千分表的最大与最小读数之差的最大值(假若测数个截面)即是两孔的同轴度误差。

　　图2的检测方案在原理上当然是正确的,但其结构设计存在某些先天不足,其一是以实体芯轴模拟工件左边孔的轴线时,由于不确定间隙的影响会带入较大误差;其二是检具的机构不够紧凑,用于空间狭窄的小孔检测时结构上很难实现,使用也不太方便。为此,在图2提供的工作原理的基础上,研制了一种很有特色的同轴度快速检测装置,解决了批量生产条件下小型孔类零件工序间的同轴度测量。

　　2 高精度同轴度快速测量装置

　　同轴度是指被测表面实际轴线相对基准轴线不共轴的程度。从图1可见,所研制的同轴度测量装置必须以缸盖的气门导管孔作为基准轴线,该孔是一细长孔,孔径为11H7,而被测表面、即挺杆孔的弹簧底孔也为一圆柱面,孔径分别为(21.1±0.1)mm和(29.85±0.1)mm。之所以有二种尺寸,乃是针对进气、排气两种情况,故事实上研制的检具有两套,但其结构、工作原理完全相同。

　　图3是高精度同轴度快速测量装置的结构图,由此可以了解其工作原理和特点。它是一台手持式检具,类似于图2所示的检具,主要由定位和测量两部分组成。但图2的设计方案采用的是以实体心轴的母线作为基准轴线的方式,图3所示的检测装置则摒弃了这种传统做法,采用一种结构紧凑的自调节型内胀心轴。这种自胀芯轴由芯轴体10(乃是检具主体的一部分),上滑套19,下滑套20,小钢球15,挡圈21(共四个),支承套18和插入端17等零件组成。其工作原理为:由于支承套18实际上是一个调整套,起着调整间隙的作用,当紧固螺钉16把插入端17固定在芯轴上后,支承套18的制造长度确保了一定的轴向间隙,使上、下滑套19、20能沿芯轴体做微量位移。从图3可以看到,两滑套和相应的挡圈为小钢球组成了/V0型的环形滚道,在夹紧状态下,钢球直径方向名义尺寸DS为11.088mm,大于气门导管孔DO的尺寸11H7 (1.1±0.8mm)。在带有锥头的插入端17的引导下,自胀芯轴进入气门导管孔。