一種實用的同軸度測量儀的研制

張良

（寧波技師學院，浙江寧波315032）

0 引言

某技師學院與某機械儀表有限公司簽訂合同，為該公司設計一款同軸度測量儀，主要用于軸類零件的同軸度檢測，要求總體裝配精度高、測量誤差小、操作方便靈活，完成結構設計并實施首臺試制任務。

1 課題概述、用途及特點

本課題主要為設計一款同軸度測量儀，是為了模擬軸類零件的回轉中心來測量被測工件的同軸度，即被測軸線對基準軸的同軸度誤差（用于不需要兩頂尖定位的軸類零件的測量）。

本課題研制的同軸度測量儀主要用途如下：1)軸類零件外圓及內圓參數的同時精密測量；2)軸類零件多點參數的同時精密測量；3)軸類零件圓度、同軸度、圓周跳動、斷面差的精密測量；4)快速測量斷面差，且內圓及外圓可同時測量。

本同軸度測量儀具有如下特點：1)標準精度0.005 mm和高精度0.003 mm；2)快速測量，節省時間；3)操作方便、通用性強；4)輕便易搬、維護簡單；5)操作環境要求不高；6)可依據零件特殊性，專門定制。

一般情況下，同軸度測量儀需重點確認3個部分：標準精度和高精度，旋轉工作軸，量表規格和其它配件（量表支架、標準杠桿表支架、側面杠桿表支架、導軌末端支架等）。

2 本課題的任務及要求

2.1 課題的任務

1）對同軸度測量儀進行結構設計，并進行相關數據分析；2）完成同軸度測量儀裝配圖及零件圖的繪制工作，要求結構設計合理，同時滿足生產加工工藝性要求；3）完成同軸度測量儀機械加工工序卡片、機械加工工藝過程卡片的填寫，要求規范、完整；4）完成同軸度測量儀的操作說明書等資料；5）完成同軸度測量儀（試制機）的零件加工、組裝和調試工作，最終達到設計要求。

2.2 本課題的設計要求

1）要求同軸度測量儀結構合理，能充分考慮零件設計制造精度及裝配精度，達到使用要求，具有實際應用價值；2）所有圖樣要清晰完整，滿足實際需求，并符合國家標準；3）零件工藝、工序的編排要符合實際加工需求；4）完成同軸度測量儀的部件組裝，精度達到設計要求。

3 本課題的結構設計

3.1 同軸度誤差測量的常用方法

同軸度是一種形位公差，它是將理論參考軸線作為基準，用來測量被測軸線和基準軸線的偏離程度。一般定義基準軸線為理想的直線，而被測軸線的偏離通常是3種情況的綜合——軸線彎曲、軸線傾斜和軸線偏移。無論是在機械加工中，還是塑料的注塑成型中，經常會遇到產品內圓和外圓之間或者它們本身要素之間有同軸度的要求，而目前常用的同軸度測量方法主要有3類：1)無包容的同軸度的檢測；2)采用三坐標測量儀檢測，即運用CMM分別在外圓柱面和內圓柱面取點，在軟件中直接測量出2個圓柱面的同軸度；3)采用同軸度測量儀檢測，使零件旋轉1周，百分表的最大和最小的度數的差值即為同軸度差異，而該法在實際使用過程中，常用的方法包括利用V形鐵測定法、利用數據采集儀連接百分表測量法。

而本課題采用的是第3）類方法，并設計研制一套同軸度測量儀，并達到使用方要求。

圖1 同軸度測量儀總裝圖

3.2 總體結構設計

本同軸度測量儀由左板1、右板9、底板3、夾緊裝置5及滑塊7和滑塊8組成。

1)左板1上設有兩平行轉軸，每個轉軸的一端裝設有一轉輪，每個轉軸的另一端均裝設有同步帶輪11，靠手輪的旋轉同步傳動至2個轉軸使兩轉輪相緊貼轉動。

2)左板上開有滑移槽，滑移槽內裝設有一可在其上沿Z軸方向滑移的夾緊裝置5，所述的夾緊裝置前端穿有一根短軸，軸上穿設有一個滾動軸承用于壓緊所需要測量的工件表面。

3)左板1上設有中心軸線在X軸方向上的3根導向桿4，所述的導向桿上安裝有可滑動的第1滑塊7和第2滑塊8，第1滑塊上開設有緊固螺釘和微調裝置，可調整測量表的位置和方向，下面凹槽處設有1塊磁鐵，可與第3根導向桿滑移到合適的地方吸住定位。所述的第2滑塊上穿設有1根連桿，連桿上設有第1測量表，第2滑塊上還裝設有可調節的小滑塊，小滑塊底部同樣鑲嵌有1塊磁鐵，在第2滑塊滑動至固定位置時與前端的導向桿靠磁力貼緊，起固定作用。

4)上述零件均固定在底板3上，底板上還穿設有4個腳墊2。

3.3 產品組裝過程說明

由于該設備零件較多，故分為幾個部分進行組裝，最后進行總裝?？傮w而言，該設備由滑塊機構1、滑塊機構

2、夾緊機構、左滾動機構以及其余所需零部件組合而成。

1)滑塊機構1的組裝。滑塊機構1由1個滑塊主體、1個調整塊、1個小襯套、1個滾花平頭螺釘、1個定制螺釘、1個定制套筒、1個圓柱銷、1個緊固螺母、2個襯套、1根圓柱螺旋壓縮彈簧以及1塊磁鐵組成，如圖2所示。

圖2 滑塊機構1的組裝

圖3 滑塊機構2的組裝

2)滑塊機構2的組裝?；瑝K機構2由1個測量支桿、1個六角螺母、1個滑塊主體、1個磁鐵定位器、1個內六角圓柱頭螺釘、2個襯套以及1塊磁鐵組成，如圖3所示。

3)夾緊機構的組裝。夾緊機構由1個滾花平頭螺釘、1個裝夾壓板、1個圓柱銷、1個裝夾座、1個深溝球軸承、1個連接桿以及1個圓柱螺旋壓縮彈簧組成，如圖4所示。

4)左滾動機構的組裝。左滾動機構由2個軸套、3個墊圈、1個AF型同步帶輪、2個AS型同步帶輪、6個內六角凹端緊定螺釘、1個開口擋圈、1個手輪軸、2個滾柱、1個左主體、1個手輪組成，如圖5所示。

圖4 夾緊機構的組裝

圖5 左滾動機構的組裝

4 測量儀使用方法和操作注意事項

4.1 使用方法

1)根據被測工件大小調節壓輪高度，使壓輪能夠以合適的壓力壓住被測工件。2)通過操作手柄升起壓輪，將被測工件放置在旋轉工作軸上，然后將壓輪歸位。3)調節表架的高度，并將其移動，使千分表（百分表）測頭接觸被測工件表面，調整表盤指針歸零。4)調節杠桿表測頭至被測工件合適位置，并使之接觸工件表面，調整表盤指針歸零。5)旋轉手輪，根據實際情況微調表頭，完成讀數。

4.2 操作注意事項

本測量儀在使用過程中，需注意以下事項：1)需將儀器放置在干燥、清潔的環境中，不能直接暴露在陽光直射或潮濕的地方，避免高溫和劇烈振動;2)本測量儀是一種精密儀器，在運輸和移動過程中，應小心輕放，避免沖擊和碰撞;3)為了不影響儀器的精確度，應使用干凈的軟布或脫脂棉蘸純酒精或專用清洗劑擦拭“旋轉工作軸”和“導向軸”，避免用手觸摸和直接擦拭;4)定期對儀器做防銹、清潔等保養工作，防止酸性（腐蝕性）等物質接觸儀器表面;5)使用時儀器應水平放置，以防止在測量過程中工件軸向移動。

4.3 維護與保養

表1 同軸度測量儀常見問題的原因及解決方法

本測量儀所有部件都應保持清潔，若有細小灰塵，可用吹氣球吹去，若有油漬或指印，請使用棉紗輕輕抹去。另外，同軸度測量儀是一種精密儀器，禁止自行拆裝，以防止降低儀器的測量精度或者損壞儀器。同時，同軸度測量儀不使用時，需用防塵罩蓋好，以避免灰塵；涂上防銹油并貯藏在干燥的地方，以避免生銹。為保持同軸度測量儀的性能，建議進行定期檢查。

5 常見問題的原因及解決方法

本同軸度測量儀常見問題的原因及解決方法見表1。

6 本課題的效果

圖6 同軸度測量儀（試制機）實物圖

本同軸度測量儀適用于臺階軸、軸套、襯套等有同軸度要求的零件測量，與同類型的測量儀相比，具有結構合理、精度高、誤差小、適用范圍廣泛、使用維護方便等特點，是較理想的專用測量工具，受到用戶的一致好評。

[1]王宛山.機械制造手冊[M].沈陽:遼寧科學技術出版社,2002:95-96.

[2]黃鶴汀.機械制造技術[M].北京:機械工業出版社,2004:109.

[3]楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].北京:機械工業出版社,2006:34-35.

[4]朱超,段玲.互換性與零件幾何量檢測[M].北京:清華大學出版社,2009:68.

[5]胡家秀.簡明機械零件設計使用手冊[M].2版.北京:機械工業出版社,2012:24-25.

[6]成大先.機械設計手冊[M].5版.北京:化學工業出版社,2010:105.

[7]周開勤.機械零件手冊[M].5版.北京:高等教育出版社,2001:112-113.

[8]鄧昭銘,張瑩.機械設計基礎[M].北京:高等教育出版社,2006:71.

[9]劉元,談文亮.錠子上下支撐同軸度測量儀的設計[J].機床與液壓,2012(4):59-60.

[10]李敬杰.大型箱體同軸度測量儀[J].儀器儀表學報,1996(2):206-209.

[11]陳海燕.基于激光準直法的多孔同軸度測量儀[J].計量技術,2004(1):26-27.

[12]杜希鵬.一種新型同軸度測量儀的研究[J].農機化研究,2004(6):157-159.

[13]李巖.一種新型激光掃描式大工件孔-孔同軸度測量儀[J].激光與紅外,2000(5):280-282.

[14]陳克軍.DTZ-1型微機同軸度測量儀 [J].精密制造與自動化，1990（2）：65-66.

[15]吳斌.壓縮機氣缸同軸度測量儀的研制[J].壓縮機技術,2006(1):16.

[16]崔紹良.立式同軸度測量儀的研制[J].北京科技大學學報,1996(2):115.