保持架內球面尺寸測量研究

袁小江

(無錫科技職業學院，江蘇無錫 214028)

保持架零件如圖1所示，零件為一個具有一定壁厚的內空球體的結構，上下兩端為平面，該零件屬于較為精密的零件，而且零件生產批量較大，需要對零件進行現場抽樣檢測(每10個零件檢測1個)。保持架零件本道工序的被檢測參數是內球面孔徑尺寸φ47.143mm，測量基準為中心距一側14±0.025 mm尺寸的端面。

1 測量分析

保持架零件為內空的球體結構，其被測參數尺寸為球體的內孔球徑尺寸，該被測要素的入口部位尺寸小于被檢測的尺寸參數，故常規的測量方法幾乎不能對該參數進行檢測，同時被測尺寸為內球徑尺寸，所以檢測時需要進行內球面多方向的檢測，以保證檢測的準確性，即檢測點不能只為一個或幾個截面，而是要檢測整個內球面的直徑尺寸是否合格。

針對上述測量分析，保持架零件內球徑尺寸的檢測需要解決兩個問題:

(1)被檢測部位入口尺寸小于被檢測尺寸，檢具的測量系統或測量頭如何進入口部較小的零件而檢測大于口部的尺寸，同時保證測量系統的穩定性、可靠性和高效性等特點。

(2)如何進行內球面多角度、多截面的測量，而不是測量內球面的某一截面的球徑尺寸。

這兩個問題是保持架零件檢測的關鍵點，同時需要把兩個問題結合起來考慮。根據零件的結構特點，解決第一個問題的辦法是設計具有彈性移動功能的測量頭機構，在測量頭進入零件被檢測部位時縮短測量頭之間的距離，以減小尺寸確保測量頭通過小的口部，進入小的口部后再打開測量頭，使測量頭接觸內球面進行測量。要實現內球面較為全面的檢測，可以將零件沿幾個方向進行轉動，實現內球面直徑的空間測量。由于測量系統較為復雜，以及保證測量精度的條件下，一般測量頭不進行轉動，而是考慮零件的轉動，同時把兩個機構結合在一起考慮設計檢具的結構。

2 檢具結構

根據上述測量分析以及零件的結構特點，保持架零件內球面直徑尺寸測量檢具結構如圖2所示。

檢具中套13和法蘭15的尺寸根據待測工件的具體尺寸制作，并保證端面基準距零件中心尺寸14±0.025 mm與工件一致。由于待測工件的底部口部尺寸小，剛開始螺釘33朝向端面凸輪31的凸面的最凸位置，此時兩測頭36距離最近，進而兩者所形成的半徑最小，待測工件的底部口部順利蓋裝于兩測頭，之后待測工件底部支承于法蘭15、其圓周緊密貼合上部套13的內圓面，然后通過旋轉手柄43，使得調節軸30轉動，帶動兩個端面凸輪31旋轉，由于拉簧28的作用力，使得滑塊帶動螺釘33緊貼端面凸輪31的凸面接觸點行進，直至帶動測頭36逐漸靠近待測工件的內壁，測頭36和傳遞塊35位移量相同，測頭36的信息通過傳遞塊35傳送至傳感器37，通過旋轉手柄22，帶動軸9旋轉，帶動套13、法蘭15和待測工件整體旋轉，注意此時指針26所指向的刻度片44不超過量程，從而測得待測工件的一條內弧的徑向尺寸，定位頭4與限位柱14起到防止檢具旋轉超出行程的作用。之后通過上部套13的內圓部分均布有圓槽缺口，手動旋轉待測工件，測得不同內弧的徑向尺寸。這樣即可實現保持架零件內球面徑向尺寸的全方位檢測。

在檢具進行檢測工作之前，需要先多檢具進行校零的工作，即將校準件(見圖3)按照上述測量方法放置在檢具上進行檢測，通過基準件測量的數據對傳感器及數據顯示的電子柱進行零件上、下限公差的零位設置，之后將被測工件所測得的數據與之進行比較，看待測工件的數據是否在誤差范圍內來判斷零件是否合格，檢測結果由電子柱直觀的顯示出來，電子柱的分辨率為0.001 mm。

2.1 校準件設計

檢具測量工作之前需要先使用校準件進行零位設置，校準件結構及尺寸設計如圖3所示，校準件為兩個零件，分別為被檢測零件的最大、最小極限尺寸，分別為 φ47.173±0.001 5 mm、φ47.143±0.001 5 mm，最終檢具達到了設計及使用要求，達到了重復性GR＆R＜20%的驗收標準。

2.2 端面凸輪設計

端面凸輪結構尺寸如圖4所示，該零件是與調節軸30配合的零件，通過轉動手柄43，帶動調節軸與端面凸輪轉動，從而使與端面凸輪右側面接觸的機構產生一定橫向距離的移動，從而使得檢具測量頭的間距尺寸能大小收放，實現口部大而內部小特征零件的檢測。端面凸輪通過φ4 mm的銷釘與調節軸連接固定，同時在調節軸的徑向方向上可以設置多個銷釘配合孔，這樣可以實現多個不同尺寸、結果類似的零件檢測功能。

3 結語

通過保持架零件內孔球面徑向尺寸的檢測分析與檢具設計，針對精度較高及結構特殊的零件，合理地組合了兩個機構，實現了常規方法無法檢測的難題。檢測方法簡單方便快捷，檢測結果直觀、準確，該結構檢具可有效檢測汽車零部件內部的圓弧面、球面尺寸誤差，并對同類零件檢具的設計具有一定的借鑒作用。

［1］董雙財.測量系統分析－理論方法和應用［M］.北京:中國計量出版社，2006.

［2］徐茂功，桂定一.公差配合與技術測量［M］.北京:機械工業出版社，2000.

［3］李巖.精密測量技術［M］.北京:中國計量出版社，2005.

［4］王植槐.汽車制造檢測技術［M］.北京:北京理工大學出版社，2000.

［5］華雷，從培田.端面對孔心線垂直度測量方法的研究［J］.機械設計與制造，1993(5):44－46.

［6］鄭育軍.國內外形位誤差研究發展［J］.工具技術，2006，40(11):10－12.

［7］劉景玉.直線度誤差測量不確定度分析［J］.計量技術，1993(4):11－13.

［8］侯學鋒.對形位誤差測量不確定度影響因素的探討［J］.工具技術，2008，42(4):102－104.

［9］楊紹英.散熱器中心距專用量具［J］.機械工程師，2008(5):102.

［10］賈忠輝.測量曲軸中心距的專用檢具［J］.工具技術，2003，37(8):60－62.

［11］費業泰.動態測量精度理論研究進展與未來［J］.中國機械工程，2007，18(18):2260 ～2262.