某回轉體零件位置度尺寸三坐標自動化檢具設計

摘 要：本文介紹了如何設計檢測工裝來檢測孔系類型零件，保證檢測準確度的同時，提高檢測效率，并將其用于批量生產。經過研究可知，該檢測工裝具有操作簡單、使用方便的優勢，既保證了檢測結果的準確性，又大大提高了檢驗效率。

關鍵詞：位置度公差；自動化檢具；三坐標

中圖分類號：TH71 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）01-0068-02

A Rotating Body Position Degree Dimensions Three-coordinate

Measuring Machine Design

HU Rong

（Aviation Industry Air-to-Air Missile Institute，Luoyang Henan 471000）

Abstract： This paper introduced how to design inspection tooling to detect hole type parts， ensure the accuracy of detection， and improved the detection efficiency， and applied it to batch production. After research， we can see that the detection tooling has the advantages of simple operation and convenient operation， which not only guarantees the accuracy of the test results， but also greatly improves the inspection efficiency.

Keywords： position tolerance；automatic inspection tools；three-coordinates

大批量生產的較高精度的薄壁孔回轉體零件，角向位置度公差尺寸的評定需沿薄壁孔的圓周方向進行檢測，裝夾和定位有一定難度。即使在三坐標上進行自動化檢測也需要件件手動找正。因此，必須正確地設計自動化檢具，以提高檢測效率。

1 問題的提出

大批量生產的較高精度的薄壁回轉體零件的結構復雜（如圖1），常規定位是將零件安裝在檢測平臺分度頭三爪上，但這種定位方式不適用于三坐標自動化檢測，因為內撐三爪會影響零件檢測基準AB公共軸線的確立，以及內部型腔和溝槽尺寸的檢測，故需設計自動化檢具，保證零件重復定位的一致性[1]。

2 檢具的設計

該定位銷規在將零件安裝到檢具上時起角向定位作用，具體的尺寸測量結果由三坐標來完成[2]，考慮到插拔方便程度及磨損因素的影響，故定位銷規與檢具的配合取間隙配合，定位銷規尺寸確定為Φ2.51mm，檢具上小孔尺寸確定為Φ2.51 mm。

3 檢具的設計

考慮到測針的選擇及測量精度等綜合因素，最終確定將Q向基準U型槽順時針偏轉45°擺放，從而保證兩處線切割加工面與三坐標X（Y）軸矢量正方向重合，減少三坐標測頭調轉角度的次數，保證三坐標方形測尖套與零件內腔切割面平行減少干涉。設計檢測工裝，其結構如圖2所示，45°方向定位銷規與檢具的內孔配合形成組合型結構。檢具使用材料為T12A，在圓柱體內腔加工了Φ185mm的圓柱孔，并在Φ235mm外圓四周加工六個Φ50mm的通孔對檢具進行減重處理。檢測時，根據機器坐標系為零位，找正檢具Y向寬度為4mm，直槽的X坐標尺寸<0.01mm，用壓板和M10的螺釘固定。將零件內孔基準A套在檢具Φ229臺階圓外，基準A的端面與臺階圓端面接觸定位，然后把定位銷規插入對應的基準槽內。

檢具的尺寸設計方案：為保證三坐標測針檢測時不超過Z軸限位高度尺寸，設計檢具高度為106mm，遵循不干涉測針檢測、便于測量的原則，使用零件Φ229mm內孔基準A與其下表面作為支撐定位，設計檢具Φ235mm和Φ229mm的階梯圓定位結構。該檢具配合零件基準A方向的尺寸以Φ299mm內孔定位，將零件套在Φ299mm、高度為5.5mm的圓環外。

該臺階圓只作為粗定位，該零件屬于薄壁件，具有易變形的特性，在加工時，該尺寸的同軸度為Φ0.15mm。綜合考慮，為保證后續檢測過程中零件內孔和檢具外圓的裝配關系，故將該檢具工裝的實際值定為Φ229-0.05-0.10mm。

4 定位銷規的設計

該零件零位角的找正精度直接影響測量結果的準確性。用三坐標對回轉體類零件找正是較為繁瑣的過程，根據3-2-1法建立坐標系，該零件第一基準面為前端環內圓Φ229mm圓柱、后端環內圓Φ229mm圓柱和槽的中點構成的空間平面，三坐標無法實現空間平面測量，且無法實現空間平面沿X（Y軸）方向找正，所以選擇零件后端環基準B的端面為第一基準面，第二軸的基準是該零件零位U型槽中點和后端環內圓Φ229基準B圓心連線。由于該U型槽與X（Y）軸呈45°夾角，所以找正線切割面上任意高度的直線為坐標系第二基準軸。但是，使用三坐標測找正直線至0.05mm，手工旋轉零件調整無法直接得到變化量，完全憑借檢測者經驗對旋轉零件進行調整這樣不僅耗時長，而且效率低。為了實現快速找正，保證定位精度，按照基準槽的公差，設計了專用定位銷規，限制沿Z軸的轉動。

U型槽，如圖2所示，是零件的零度位置，其中心為該殼體零件上所有角向位置的零度起始基準，結合三坐標自動化檢測方案，確定該定位銷對U型槽位置起定位作用，確保整批零件重復裝夾時為同一角向位置，無需重復進行找正。

該定位銷規在將零件安裝到檢具上時起角向定位作用，具體的尺寸測量結果由三坐標來完成[2]，考慮到插拔方便程度及磨損因素的影響，故定位銷規與檢具體的配合取間隙配合，定位銷規尺寸確定為Φ2.510-0.004mm，檢具體上小孔尺寸確定為Φ2.51+0.010mm。

5 結語

該檢測工裝結構設計具有操作簡單、使用方便、結合自動化檢測替代傳統的檢測平臺及常規量具檢測方法的優勢，既保證了檢測結果的準確性，又大大提高了檢驗效率，在批量生產中起著舉足輕重的作用，在實際生產中有較好的推廣價值。

參考文獻：

[1]梁國民.質量檢驗員手冊[M].北京：機械工業出版社，1993.

[2]國家質量技術監督局.功能量規：GB/T 8069—1998 [S] .北京：中國標準出版社，1998.