量檢具對產品質量的影響及控制措施

于光超 劉文超

摘 要：量檢具的測量水平對產品的質量具有直接影響，本文以發動機缸蓋閥座跳動檢測為例，說明量檢具在閥座制造中的應用及其改進。

關鍵詞：量檢具；氣門閥座跳動檢測；圓度儀

1 概述

對于汽車行業來說，發動機是其中最為核心的零部件，而影響發動機性能的核心部件則是缸蓋，尤其是缸蓋閥座部位的加工質量，更是影響整個發動機性能的重要因素之一。這是因為在加工過程中受夾具剛性不足、刀具磨損、切削參數設置偏差較大，都可能影響缸蓋閥座的加工質量，導致變形或振紋，達到一定程度后會引起燃燒室泄漏，影響發動機的工作性能。

2 量檢具對產品質量的影響

檢具是根據不同產品的檢測要求和特點而設計和制造的一種專用檢測工具，包括專用夾具和測量附件兩部分，具體則包括定位裝置、夾緊裝置、測量裝置和輔助裝置等。測量結果用以評定產品是否合格。利用檢具，可對產品的尺寸、角度、幾何形狀、裝配精度、扭矩等參數進行測量。當產品生產規模較大，某尺寸或參數檢測頻次較高時，工件結構復雜，使用通用量具難以測量時；測量形位公差時應使用檢具測量。

3 量檢具的應用及其控制

氣門閥座加工質量的監控可通過測量氣門閥座跳動公差來實現，跳動公差的檢測方法直觀，一般采用專用的夾具即可實現，因此閥座跳動檢測技術發展較快。

3.1 機械式閥座跳動檢具

第一，測量原理。機械式閥座跳動檢測技術含有人工操作部分，因此測量誤差較大，但測量鏈短，結果便于觀察，成本低，因此仍有廣泛的使用價值。機械式閥座跳動檢測原理為：檢具前側以光滑圓柱心軸對導管孔軸線進行模擬，后側用杠桿機構和一鋼球（或杠桿千分表的表頭）與閥座錐面進行接觸，手工旋轉檢具，同時觀測檢具上千分表的示值變化。千分表示值在一周內的最大差值就是閥座相對于導管孔的跳動誤差。

第二，誤差分析。由機械式閥座跳動測量檢具的測量原理可知，測量精度主要由模擬導管孔軸線的心軸的型式、產品自身的加工精度兩方面因素決定，誤差主要來自于心軸和導管孔之間的配合度。

第三，改進措施。改進心軸型式，提高心軸制造精度是降低測量誤差的有效途徑。將原有的圓柱心軸改為錐度心軸或帶錐組合心軸可降低測量誤差，但改進后的缺點是測量不方便，若用力過猛，可能會發生錐面與孔卡住的現象。因此，后又改進為光滑圓柱心軸分組使用的方案，減少了配合間隙帶來的誤差。

3.2 氣動式閥座跳動測量檢具的使用及控制

氣動檢測閥座跳動的測量檢具發展較快，至今已經歷了單噴嘴-雙噴嘴-三噴嘴-五噴嘴四個階段的發展過程。

單噴嘴氣動式跳動測量檢測原理：將氣動噴嘴布置到閥座或導管孔定位軸心的截面上，以球冠模擬閥座中心，以光滑圓柱心軸模擬導管孔軸心，以此為測量基準旋轉檢具一周，指示表上的示值變化量即是閥座跳動測量值。評價：與機械式測量檢具一樣，仍存在較大的誤差，但讀數較為方便，減少了讀數誤差。

雙噴嘴氣動跳動檢測原理：兩個氣動噴嘴分別設置在閥座錐面和導管孔的截面上，并利用布置在導管孔下截面上的定心簧片消除心軸和導管孔的間隙，利用電動機旋轉檢具，消除了人為誤差，提高了測量精度。

三噴嘴氣動式閥座跳動檢具原理：閥座錐面一個、導管孔上下截面各一個，共布置三個氣動噴嘴，其中錐面的噴嘴采用一個氣動傳感器，導管孔上兩個噴嘴共用一個氣動傳感器。而且導管孔截面上的兩個噴嘴的直徑不同，采取對向布置的方式，利用定位銷在零件上進行輔助定位，測量精度進一步提升。

五噴嘴氣動式閥座跳動檢測原理：閥座布置一個球形接觸式氣動噴嘴，導管部分配兩個測量截面，四個獨立孔式氣動噴嘴，噴嘴180°，配置專用定位板以固定檢具手柄。五噴嘴氣動式閥座跳動檢具集跳動、同軸度、圓度測量于一體，帶有SPC統計分析功能，可實現實時監測。測量時以閥座部分加工成的一段圓弧面為測量基準，通過掃描閥座所得數據計算其圓度，然后結合導管孔相對氣門閥座的同軸度的測量值計算閥座的跳動。五噴嘴氣動式閥座跳動檢具的測量精度和速度都有了極大的提升，且故障率低，是閥座跳動檢測的發展方向。

3.3 電感式閥座跳動測量檢具的使用及控制

電感式閥座跳動檢測原理與氣動閥座跳動檢測原理一樣，但在檢具錐面上和導管孔上截面布置的是電感測頭，下截面布置有彈性體的定位中心點，因此測量精度較高，可達到0.1μm，該儀器的誤差來源于導管孔下截面的單邊彈性體。其他誤差來源為電感式檢具重量較重，需要人工扶持手柄，易產生人為誤差。電感式檢具采用接觸式測量，容易造成導管孔損害，故障率相對于氣動檢具來說要高一些。

3.4 圓度儀測量閥座跳動

測量原理：先利用氣門導管孔調平工件，然后以導管孔圓柱的測量結果作為基準，對閥門圓錐面進行掃描，最后計算閥座的跳動和圓度。閥座圓度的好壞對閥座密封性影響較大，若跳動檢具能實現高精度的閥座圓度的測量，可有代替閥座氣密性檢查工具的可能。

圓度儀應用于測量閥座跳動之初，需要依靠用專用支架靠人工對零件進行調平，且測針缺乏專業性，降低了測量結果的效率、精度和可重復性。控制技術的應用，使圓度儀的調平實現了自動化，專用測針的制造、測量軟件的開發，極大的提高了圓度儀測量的精度、效率和重復性。

4總結語

量檢具的發展對產品質量的監測具有直接影響，閥座是發動機缸蓋部位的關鍵環節，在加工過程中一定要做好質量監測工作，這就需要高精度、易操作、可重復的檢具，以便對加工質量進行準確的判斷，從而為后續工藝的改進提供可靠的依據。量檢具的使用和改進，對于產品質量的提升具有十分重要的意義。

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