大孔径内径和圆度专用检验量具的设计

　　在工厂实际生产中, 某一产品的箱体零件由于批量较大,需设计一专用量具, 方便地检验出零件内孔的直径误差, 并确定内孔的圆度。例如, 箱体零件的加工孔径为ф180H8, 圆度为0.02mm 。为此设计了如图1所示量具, 经实际使用证明该量具使用方便, 检测效率高。下面就该量具的设计计算、误差分析和使用方法介绍如下:

　　1 设计参数的选择

　　设工件孔径为R , A 、B、C为量具上三定位销和孔内径的接触点, α为接触角, 同样是量具校准时的接触角, 如图2所示, 当被测孔由R增大至R'时, 量具T形活动板上的两定位销和孔径接触点A移至A'点, B移至B′点, 移动距离为x,半径方向的变化值为y=R-R'。

　　本量具(见图1)上杠杆比取为1:1, 百分表能直接反映工件直径方向变化量x=2y, 这样百分表测量到的x值, 即为工件内径变化量。

　　2 使用方法

　　先将量具置于校准件上(见图2), 在弹簧作用下, 使T形活动板上的两个定位销及支承钉与校准件相接触, 校准百分表至零点, 然后将量具置于工件上, 进行比较测量, 百分表的读数应在0~0.063mm范围内, 测几个方向, 百分表的最大读数差,即为内孔的圆度。

　　3 误差分析

　　3.1 原理误差

　　如图2所示, 原理误差Δ=x-2y,其中:

　　式中α为接触角, 且arcsin(α/R)

　　a为两触头间距/2。

　　由式(1)知, 当α=0°时, Δ=0, 此时相当于内径百分表测孔径; α值愈小, 则误差值愈小, 为减小α值, 以减小误差,须减小a和增大R值, 因此该量具适用于大孔直径的测量。

　　3.2 测量误差

　　由于T形活动板和其导向板之间的配合间隙, 尤其是磨损后间隙会增大, 工人实际测量时会和校正时情况不一样。量具上三个定位销在测量时的位置偏移, 会产生测量误差。如图4所示, T 形板由于间隙而倾斜角度β时, 量具要绕B点转动角度β, 其定位销上原接触点A′移至点A''。如图4所示 :

　　式中β=arctan(X/L)

　　X为配合间隙, L为配合长度。

　　所以从以上公式中可以看出, 测量误差与T形活动板和其导向板之间的配合间隙有关。

　　4 量具制造需注意事项

　　由式(2)可知检测误差与T形活动板和导向板的配合间隙有关, 可见在量具制造时, 要特别注意T形活动板的配合间隙,否则在实际操作检测时, T形板的微小倾角可能会引起检测误差。为使配合更精确, 同时减少磨损, 建议采用精密滚动滑块,同时增加配合长度, 这是该量具的可改进之处, 但是量具的成本亦相应提高。