典型零件形位误差的检测系统设计

　　由于对机械产品几何参数互换性要求的日趋完善,形位公差在机械工业中应用非常普遍,在形位公差中圆度、圆柱度公差对零件的影响尤为重要。因为各种机器或仪器都是由大小不同、形状各异的若干零部件组合而成。其中,圆柱形零件有着极为广泛的应用。在现代工业生产中,不但要求保证其尺寸精度,对它的形状和位置精度也有很高的要求,它直接影响配合表面的配合性质、回转表面的定位精度,进而影响整个机器的回转精度、旋转件的振动、噪声、润滑、液压与气压件的密封及零件的使用寿命。生产中应十分重视合理地控制这些圆柱形零件的圆度、圆柱度误差。因此,在国家规定的形位误差的检测项目中,圆柱形零件形位误差的检测是十分重要的组成部分。

　　1　设计形位误差在线检测系统的意义

　　我国已研制出智能化的各种在线检测设备以及各种特殊用途的数字测量装置。但目前国内现有的各种检测工具与方法不能合理而经济地对大型精密零件的形位误差进行准确的测量。由于大型零件有其各自的特点,通用量仪一方面不能满足测量需要,另一方面价格比较昂贵,对环境的要求比较高;同时从总体水平看,我国的自动化测量技术与工业发达国家相比还有一定的差距。突出表现为系统的稳定性和可靠性差,自检能力和自动化程度低,而且种类较少。如何正确快速测量和评定形位误差,对提高生产率和产品质量,对现有设备的合理充分使用都起着十分重要的作用。因此研制一种性能价格比高、精确度也比较高的形位误差检测系统已成为当务之急。

　　笔者根据某企业大型板孔零件的形位误差检测要求,设计典型零件形位误差检测系统。

　　2　典型零件形位误差在线检测系统的设计分析

　　结合工程实际,以典型零件形状误差的在线检测为前提,设计形状误差检测系统。被检测零件长度1400mm,宽700mm,厚200mm,重量约达1540kg,因此属大型板孔零件。该零件上有20-5100H7的孔,要求检测各孔的圆度、圆柱度误差是否满足7级公差精度。零件图如图1所示。

　　2.1　确定评定方案

　　根据形状误差的检测原则,分析比较形状误差的评定方法,确定典型零件形位误差的评定方案及系统的测量方法。

　　检测系统采用半径法来测量圆度、圆柱度误差。测量时传感器测头与实际被测孔接触,由下而上逐个截面测量。实际被测孔轮廓的半径变化量就可以通过测头反映出来,此变化量由传感器接收并转换成电信号输送到电气系统,然后送进计算机进行数据处理并分析。用截面法把圆柱体沿轴线分成等距离10个采样截面,对每个采样截面轮廓又分成等间角128个采样点。采样时应使各个离散采样截面上的起始采样点位于被测实际圆柱面的同一素线上。测量部分主要由传感器、放大器、滤波器、A/D转换和数据处理部分组成。本方案采用适合于微机评定的最小二乘圆(柱)法来评定圆度、圆柱度误差,该方法计算效率高,只需测出半径变化量即可,仪器的结构可以简化。经传感器采集信号,通过前置放大电路,经A/D转换以实现数据处理。