同体孔轴中心距的精密测量方法

　　1　问题的提出

　　摩托车发动机组合式曲轴的左曲柄和右曲柄,是典型的孔轴一体的零件。加工中,特别是试生产和小批量生产中,对左、右曲柄零件的偏心孔(指连杆销孔,下均同)中心距的测量,一直是机械制造中精密测量的一个难题。

　　给偏心孔配上标准芯轴,用通用量具测量虽然简便,但是由于芯轴与孔配合同隙以及测力的影响,测量误差大不能保证测量的准确度;用测量夹具测量,虽然测量准确度可以保证,但测量夹具结构复杂,造价高,测量效率低。那么,如何对试生产和小批量生产中的孔轴一体零件的孔轴中心距进行精密测量呢?本文就是一种尝试。

　　2　问题的分析

　　曲柄零件是以轴径两端顶孔为基准加工轴径的,并保证端面B与轴心线垂直,偏心孔心线与轴心线平行(图1)。根据曲柄制造工艺的特点,在曲柄零件加工工艺方法保证的前提下,选用标准精密钢球准确确定曲柄轴和偏心孔的中心,借助于简单的测量辅具以曲柄端面B为定位基准,在万工显上用影像法精确测量偏心孔的中心距,解决了孔轴一体零件孔轴中心距的精密测量难题。

　　通过上述分析,笔者提出以下两种测量方案:在万工显上安装被测曲柄时,偏心孔的方位可以不受限制的任意安置,以钢球确定偏心孔、曲柄轴的中心,用双像法确定钢球的中心坐标;亦可通过固定定位垫的方法,把偏心孔、曲柄轴的连心线调整得与万工显横向托架移动方向平行,用中心米字线法确定两定心钢球同向侧边的纵坐标。

　　测量辅具(图2)是保证曲柄零件简便而迅速地安装在万工显上的辅助件。测量辅具由支承板、定位垫、定心钢球和支承钢球组成。测量辅具一次安装定位,即可批量检测使用。

　　3　测量参数的设计与计算

　　(1)定心钢球直径的计算

　　左、右曲柄都是以其轴径两端顶针孔为基准进行加工的。孔轴中心距的测量,是将曲柄安装好后,把定心钢球放入柄端顶针孔中,钢球与顶针孔的圆锥部分接触而自动确定轴径的中心位置,假设定心钢球与截圆锥的中心相切,则可依据顶针孔的几何尺寸,由图3得

式中:dD——定心钢球直径;

　　dA——顶针孔大端直径;

　　dB——顶针孔底孔直径;

　　a——顶针孔圆锥部分的锥角。

　　当dA=7mm,dB=3mm,A=60°时,由式(1)得:

　　dD=(7+3)/2cos30°=5.774mm。

　　(2)定心钢球中心高的计算

　　定心钢球中心至基面B的距离E,是顶针孔及偏心孔中的两个定心钢球的中心,要求两定心钢球的直径和中心高都应相等。可根据曲柄厚度和顶针孔的尺寸,由图3计算