新型片齒輪單鍵鍵寬氣動量儀的設計應用

李鵬，張超，白俊禮

?

新型片齒輪單鍵鍵寬氣動量儀的設計應用

李鵬，張超，白俊禮

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 西安 710119）

文章在分析了傳統檢測方式塞板在片齒輪單鍵鍵寬測量方面的不足，并設計了新型的鍵寬氣動量儀，通過對該氣動量儀的結構設計、量儀浮標選擇、使用方法的介紹，達到更高的檢測精度，并且實現了可視化測量，為后續工作的開展奠定了基準。

單鍵鍵寬；氣動量儀；可讀數測量；測頭；校規

1 原工藝及測量方案

變速箱片齒輪單鍵鍵寬尺寸精度較高，鍵寬圖紙尺寸為9.563（+0.025，-0.031），鍵寬總公差T=0.056mm。圖紙見圖1。該尺寸為關鍵特性尺寸，需要嚴格控制。

圖1 圖紙要求

現工藝方案：熱前使用臥式拉床加工，無精加工工序，工藝尺寸根據變形經驗值確定。檢測使用鍵寬塞板，如圖2所示。由于是產品關鍵特性，工藝要求100%檢測。

圖2 鍵寬塞板

塞板在實際使用中的缺點主要有：

（1）由于塞板公差嚴，檢測頻次高，很容易磨損；

（2）塞板磨損后造成檢測失控，影響產品質量，易造成廢品；

（3）由于塞板具有的不可讀數性，難以進行熱變形試驗；

（4）臥式拉床加工出鍵槽兩端具有錐度，通過塞板無法準確衡量錐度大小。

由于塞板檢測具有以上缺點，難以滿足實際生產檢測的要求，急需一種能夠準確、有效的鍵寬可讀數測量方法。

2 鍵寬氣動量儀的設計

2.1 確定新的檢測思路

在機械加工行業中，用一般的測量器具如游標卡尺、千分尺可進行讀數測量，但由于游標卡尺精度限制、千分尺結構限制，無法準確測量單鍵寬度尺寸。測量準確度高的儀器如萬能工具顯微鏡、三坐標測量機等由于其對環境要求較高，對使用者的要求也較高，因而不適合在現場使用。

而與傳統測量儀器相比，非接觸式檢測裝置如氣動檢測量儀，測量精度高，廣泛應用于各種機械加工的外圓及內孔尺寸的測量。氣動量儀有許多優越性，如測量準確度高、測量效率高而且可讀數，同時還可以實現非接觸測量等，非常適合在現場對工件進行檢測，因而在機械加工中的應用越來越廣泛。正是因為這些特點，我們可以將氣動量儀應用到對鍵槽寬度的測量。

參考此原理及常規內孔及外圓的氣動測量方法，以氣體為介質，設計塞規式氣動測量儀檢測單鍵鍵寬，在提高測量精度的同時降低生產成本。整個測量裝置由檢測部分、氣動量儀顯示浮標組成。

2.2 檢測部分的結構設計

檢測部分由測頭和校對規組成。

圖3 測頭結構圖

測頭結構圖如圖3所示，包括測量部分、導向部分、銅接頭、手柄。測頭設計時要考慮被測零件的結構、鍵槽的寬度深度等尺寸、氣孔的結構布置、導向部分結構的設計等問題。其中，測量部分是決定測量精度的關鍵尺寸，其尺寸選擇應在不影響測量精度的情況下確定與校規合適的測量間隙。導向部分做成與內孔相近的尺寸，測量時起到導向作用，保證測量點的一致性，提高測量尺寸的穩定性。手柄與導向部分通過螺紋連接，手柄右端面開設通孔，氣管通過該通孔與銅接頭連接。

由于氣動量儀屬于對比測量，故設計好測頭部分后需同時設計與測量尺寸上下差符合的校對規。校規設計時需模擬產品被測尺寸的上下差，形狀結構易于測量及放置。圖4為校規的結構圖。

圖4 校規結構圖

2.3 氣動量儀顯示浮標的選擇

氣動量儀顯示浮標包含單管顯示浮標、過濾器、連接管等，這些都是標準件，可以買到。浮標式氣動量儀的標稱倍率常用的有2000倍、5000倍、10000倍三種，其對應的刻度分度值分別為2μm、1μm、0.5μm，對應的有效示值范圍是0.08mm、0.03mm、0.016mm。由于鍵寬總公差T=0.056，故選擇2000倍率氣動量儀浮標即可。

3 鍵寬氣動量儀的應用

3.1 鍵寬氣動量儀的使用方法

量儀應垂直安裝在平衡、無振動的工作臺上，浮標應能上下自由移動，不與玻璃錐管相碰。每天應開啟過濾器閥開關，消除水分和雜質；然后將從壓縮機送來的壓縮空氣，用調壓閥將氣壓控制在0.3MPa一0.7MPa范圍內，以免影響指示效果。

在實際使用時先用校對規作為基準來調零，之后將測頭插入被測對象，從浮標的位置就可得出被測工件的尺寸偏差。需要注意的是，用浮標式氣動量儀來測量是屬于對比測量，測量出的值是與標稱值的偏差，這樣根據偏差就可以得出實際測量的鍵寬尺寸。具體步驟如下：

1）將測量裝置的銅接頭與普通量儀的氣管相接。

2）使用校對規調節浮標顯示儀，顯示儀上下指針對應工件上下公差。

3）將單鍵測頭垂直插入鍵槽，塞規為導向，并沿鍵槽長度方向輕輕滑動，若浮標在上下指針內則工件為合格。

3.2 鍵寬氣動量儀的應用

使用鍵寬氣動量儀和塞板進行對比驗證試驗，測量一致性達到98%以上，證明了此項測量手段的準確性。圖5和圖6是檢測部分的實物圖及測量時的狀態圖。

測頭在使用中是間隙測量，它不受磨損量的影響，可以長時間使用，而校對規需要定時送測，一般送檢時間為3個月，而報廢時間基本在2年。

圖5 檢測部分實物圖

圖6 檢測圖

4 結論

氣動量儀在檢測鍵寬方面有很大的應用前景，在節約生產成本，快速測量方面有很大的優勢。由于氣動量儀幾乎不磨損，檢具的可靠性增加，工件尺寸精度穩定性提高，檢具的送檢率減少，檢測成本降低，每年可節省約4萬元由于塞板磨損報廢造成的成本。隨著我國機械加工行業的不斷發展，氣動量儀在檢測中也越來越得到廣泛的應用。它為高精度產品的檢驗和質量管理提供了簡單、經濟、可靠的保證，發揮著越來越重要的作用。特別是在大批量檢測中，它既能降低勞動者勞動強度，又能提高工作效率。

[1] JG356--2004,浮標式氣動量儀檢定規程.

Design and application of a new type of single key width pneumatic measuring device for film and gear

Li Peng, Zhang Chao, Bai Junli

( Shaanxi fast Gear Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710119 )

In this paper, the shortcomings of traditional testing method in measuring the key width of sheet gear single key are analyzed, and a new type of key width pneumatic meter is designed. By introducing the structure design of the pneumatic meter, the selection of the measuring buoy and the method of using the pneumatic meter, the higher detection precision is achieved, and the visual measurement is realized, which is the follow-up work. The development has laid the benchmark.

Single bond width;Air momentum meter;Readability measurement;Measuring head;School regulations

B

1671-7988(2018)18-243-03

TG721

B

1671-7988(2018)18-243-03

CLC NO.: TG721

李鵬，就職于陜西法士特齒輪有限責任公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.084