■陜西柴油機(jī)廠重工有限集團(tuán)公司（興平 713105）邢立莉 張帥軍 景富生

1.計量數(shù)據(jù)分析

柴油機(jī)是艦船的心臟，而活塞則被看作是柴油機(jī)的心臟，因此性能良好的活塞是柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提。某型活塞裙外徑加工后用外徑千分尺測量基準(zhǔn)斷面上的直徑，結(jié)果符合圖樣要求。為了驗(yàn)證其他斷面上型線的正確性，對這些斷面進(jìn)行計量。由于活塞直徑為400 mm，在圓度儀上無法計量，只能由三坐標(biāo)計量活塞裙外圓型線中的四條側(cè)母線。現(xiàn)從計量數(shù)據(jù)中找出兩個斷面，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。第一斷面（見圖1）在圖樣中距裙部端面高度為45 mm，計量單中為點(diǎn)0～13。表1中短半軸的理論值為（圖樣中長軸標(biāo)注的尺寸－橢圓度0.25 mm）/2－偏移量0.3 mm。第二斷面（見圖2）在圖樣中距裙部端面高度為371.5 mm，計量單中為點(diǎn)9。表2中短半軸的理論值為（圖樣中長軸標(biāo)注的尺寸－橢圓度0.427 mm）/2－偏移量0.3 mm。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，如果能測出每個斷面不同角度點(diǎn)的精確直徑，橢圓度誤差就會很小，在三坐標(biāo)計量時誤差為0.005 mm，能計量活塞裙外圓上長軸與短軸上的四條側(cè)母線。缺點(diǎn)是對于其他角度處的點(diǎn)的計量不是很準(zhǔn)確。如果設(shè)計用一種工裝的千分表能測出長軸與短軸上的四條側(cè)母線，并且取點(diǎn)數(shù)相當(dāng)于三坐標(biāo)的測頭觸點(diǎn)，就可以代替三坐標(biāo)檢測。

表1 第一斷面數(shù)據(jù) （單位：mm）

表2 第二斷面數(shù)據(jù) （單位：mm）

圖1

圖2

2.三坐標(biāo)檢測分析

（1）檢測原理：三坐標(biāo)檢測活塞裙時，將活塞頭部豎直向上水平放在等高塊上，找正與活塞頂配合的外圓止口，確定活塞裙的中心軸線，再分別找活塞裙銷孔兩斷面，確定活塞裙的短軸，檢測時沿活塞裙的外圓在不同斷面上采點(diǎn)，測出的數(shù)值為各斷面不同角度的半徑值。

（2）誤差分析：①如果零件沒有調(diào)平，存在裙部端面與活塞裙軸線的垂直誤差，這與機(jī)床主軸和夾具制造、裝夾誤差有關(guān)，約為0.02 mm。②活塞裙外圓止口與裙部外圓存在同軸度誤差，雖然止口與外形是同一工位加工，但存在制造誤差，測出的數(shù)值與極徑值有差值。③檢測時測頭是插補(bǔ)式進(jìn)行，測頭沒有沿活塞中心軸線回轉(zhuǎn)進(jìn)行測量，根據(jù)觸頭接觸的位置的不同，其測量誤差不同。④自身誤差約為0.005 mm。

3.圓度儀測量分析

（1）檢測原理：將活塞裙豎直放在圓度儀回轉(zhuǎn)臺上，自動調(diào)平和調(diào)心后，活塞軸線與回轉(zhuǎn)臺垂直且活塞中心在回轉(zhuǎn)中心上，這樣消除了與型線的其他誤差，然后對正刻線，確定活塞裙短軸，最后根據(jù)回轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)測出各斷面不同角度的極徑值。

（2）誤差分析：由于圓度儀的測量消除了與型線的其他誤差，其產(chǎn)生的誤差只有圓度儀的精度誤差，故測量誤差小，成本高。

4.夾具設(shè)計分析

（1）檢具結(jié)構(gòu)：根據(jù)活塞外圓型線的特性，設(shè)計檢測夾具必須具備找心、調(diào)平功能。此檢具在底板上安裝半圓形側(cè)板，在長軸和短軸相應(yīng)的斷面高度上分別安裝千分表。該夾具能有效地檢測長軸和短軸的斷面型線，以及各斷面上角度對應(yīng)的長短軸（見圖3）。

圖3

通過長支承方便將標(biāo)準(zhǔn)樣件推進(jìn)半圓形側(cè)板中，將標(biāo)準(zhǔn)樣件放入圖示位置后在180°處找出標(biāo)準(zhǔn)樣件的最大外徑，確定180°線。在安裝千分表的孔位上側(cè)刻印每塊表的坐標(biāo)位置，如：30-1，其中30表示角度，1表示層。再根據(jù)高度要求加工出最高處的基準(zhǔn)孔，同時加工出找正孔(見圖4)。最后根據(jù)側(cè)板圖樣加工其余孔及螺孔。注意加工帶有角度的孔時，要以底座的中心孔為旋轉(zhuǎn)中心，保證角度公差為±10′。夾具使用方法是在放入標(biāo)準(zhǔn)樣件并正確定位后，將各千分表歸零，然后移去標(biāo)準(zhǔn)樣件，將活塞放入，讀表并按表位將數(shù)值填入表格內(nèi)。

（2）檢具的檢測方法：檢測長軸和短軸型線時，用高精度直尺將各千分表分別對零，然后將活塞放在底板上，對正刻線后靠近千分表，觀察千分表的讀數(shù)，記錄讀數(shù)值并計算，確定長、短軸是否合格。該檢測方法既方便又簡單。

（3）檢測誤差分析：①角尺對表誤差。角尺垂直度誤差按G B/T 6092―2004要求可知，最高精度角尺垂直度為0.002 mm/200 mm（高）。以某機(jī)型活塞裙為例，需檢測262.5 mm高度斷面，誤差0.00265 mm。②活塞外圓面與止口定位面垂直度誤差（加工誤差）。以止口處端面定位加工外圓，夾具定位面的跳動度0.01 mm/200 mm，加工誤差反映到活塞長度上，導(dǎo)致外圓面相對止口的垂直度誤差為0.01 mm。③千分表的精度誤差為0.001 mm。④坐標(biāo)點(diǎn)（極軸點(diǎn)）相位誤差。檢查是否存在橢圓象限偏差，如果有象限偏差，則也存在精度誤差。如果橢圓相對理想，橢圓偏轉(zhuǎn)5°，則誤差約為0.002 mm。⑤總測量誤差=0.0026+0.01+0.001+0.002=0.0156（mm）。

圖4

一般要求測量誤差應(yīng)該在被檢測精度誤差的1/3以內(nèi)。而活塞型線長軸的誤差一般為±0.05 mm，總測量誤差為0.0156 mm，小于型線誤差的1/3（0.0166 mm），可以滿足測量精度要求。

5.結(jié)語

本文所述測量活塞裙型線的方法操作簡單，成本低。在生產(chǎn)過程中，由于批量等多方面因素的影響，在分析和解決實(shí)際問題的時候應(yīng)全面綜合考慮，從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，幾種方法結(jié)合對比做出準(zhǔn)確判斷，從而可以避免許多失誤的發(fā)生。

[1]薛源順.機(jī)床夾具設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.