快速检测小孔类零件的同轴度误差

    0 前言

    小孔类零件是指被测孔径小,测量空间窄,如发动机中的缸盖和机油泵中的壳体。在实际生产中,包含小孔类要素的零件很多,其结构形状各异,设计上提出的同轴度误差要求也不同。在生产现场,满足技术要求的基础上往往追求简捷、快速和低成本,所以从被测零件的结构形式、设计要求、加工工艺、设备条件、检测成本等方面综合考虑,使用科学、简便的检具是非常必要的。

    1 现有检测装置的局限性

    在汽油发动机的缸盖中,气门座圈的锥孔和挺杆孔对气门导杆孔之间要求检测的参数为:¹挺杆孔对气门导杆孔的同轴度;º进气门座锥孔对气门导孔的同轴度;»排气门座锥孔对气门导杆孔的同轴度,如图1。其中,第2、3项性质完全相同,仅仅锥孔的大小略有不同。对这类位置误差的测量,完全可以利用计量室的精密仪器,如圆度仪,三坐标测量仪来进行,但要适应批量生产情况下车间现场的工序检测,上述方法无论从经济性还是效率上显然是不合适的。

    目前,用于工件内孔同轴度工序间测量的方式主要有综合量规、气动塞规、电子塞规和机械式检具等几种。其中,综合量规虽有使用方便和工效高的优点,但只能作合格与否的判断,无法对实测数据进行统计分析,故有一定的局限性;气动塞规和电子塞规的测量精度高,显示清晰,测量结果转换成电信号后又便于进行数据处理和统计分析,但装置较复杂且价格高,尤其对于小孔,电子塞规有较大的制造难度。在形状和位置公差国家标准的附录中,推荐了若干种同轴度误差检测方案,其中一种为机械式检具方案,如图2所示。从图中可见,检具左端的心轴在使用时被插入工件的一个孔中(最好无间隙),检具右端设置了一测量杠杆,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是正确的,但其结构设计存在某些不足:¹以心轴模拟工件左边孔的轴线时,由于间隙的影响会带入误差;º检具的机构不够紧凑,用于小孔检测时结构上较难实现,使用也不太方便。为此,在图2提供的工作原理的基础上,使用2种很有特色的同轴度快速检测装置,可以有效解决在批量生产条件下小型孔类零件工序间的同轴度误差测量。

    2 快速检测装置的工作原理

    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,被测表面有圆柱面,也有圆锥面,因此需要使用2类不同的装置。把测量挺杆孔,即圆柱孔对气门导杆孔同轴度误差的专用检具称为第I类检测装置;把测量气门(不论进还是排)座圈孔,即圆锥孔对气门导杆孔同轴度误差的专用检具称为第II类。由此可见,这2类同轴度误差检测装置都是以图1中的气门导杆孔作为基准轴线的,该孔是一细长孔,孔径为<7H7(对某一型号的发动机缸盖)。