面轮廓度触摸法检具设计

    1 引言

    进气歧管是某型号汽车发动机的一个零件,该零件结构形状复杂,空间曲向变化较大,零件的被测要素如图1所示。图1中画剖面线的三个面相对与基准X的面轮廓度为1mm,被测三个面分别是零件三个进气口的端面,三个面都为零件的A基准,要求被检测的A基准面相对与X基准允许有小于110mm(即?015mm)的尺寸误差;基准X1与基准X3在同一平面,基准X2与基准X1(基准X3)有4814mm的理论高度差值,被测面与基准X1(基准X3)有61107mm的理论高度差值。

    2 检测方法选择

    零件面轮廓度可以选择三坐标测量机进行测量。三坐标机检测精度高,但检测成本也较高,并且无法实现批量零件的检测;此外,由于该零件的测量基准不在同一平面内,所以采用三坐标进行测量时很难解决零件基准定位的问题。因此,需要采用专用的检具进行该零件面轮廓度的检测。由于被测面与X基准有61107mm的理论高度差值,实际被测要素的差由形位公差限制,公差带形状为两等距平面,其法向距离为公差值。鉴于被测面形位公差范围较大(为?015mm),通过分析考虑采用触摸法进行检测。测量时将测头放在被检测面上,同时使测头在被测面域内移动,通过触摸测头的另一端面即可检测该面的轮廓度是否合格。测头部分结构如图2所示。采用该方法测量前只需对检测人员进行简单的培训,检测人员的触摸误差可以控制在0102mm左右,完全满足要求被测零件面轮廓度形位公差要求,可以实现检测目的。

    3 检具结构设计

    3.1 测头结构

    图2中,测头螺杆3在测量中直接与被测零件接触,该零件是标准备件,是采用标准的硬质合金钢球与自制螺杆高频铜焊在一起,测头螺杆3与测头4采用螺纹连接,为防止测头螺杆3摩擦移动时与测头4的连接产生松动,在测头螺杆3与测头4的连接部位采用环氧胶进行粘结。由于检测过程中测 头4始终产生轴向位移并被测量人员触摸,需要增加该零件的表面硬度和耐磨性,因此测头4的材料采用GCr15,热处理硬度HRC60~64,与镶套2配磨间隙为01003~01005mm,同时与镶套2的配合接触的触摸端面应保证尖角。横梁1采用45钢调质处理(HRC28~32);镶套2因与测头4配合需要提高表面硬和耐磨性,也采用GCr15材料,热处理硬度HRC60~64。镶套2与横梁1采用基孔制过盈配合H7/r6,镶套2与横梁1压入配合后一起磨平上表面。测头4装配后通过校准件来调整校对尺寸015?0102mm、1?0102mm,装配后镶套2的中心轴线要与整个测头座底平面保证0101mm的垂直度误差,测头座底的两面也需保证0101mm的垂直度误差(测头座底结构要求如图3所示)。