蔡 斌,呂宇升,董凱林

(自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司,四川自貢643011)

套類零件內(nèi)外徑組合量具的設(shè)計(jì)

蔡 斌,呂宇升,董凱林

(自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司,四川自貢643011)

結(jié)合對(duì)精密軸套零件內(nèi)外徑組合測(cè)量檢具的使用的成功實(shí)例,介紹了為快速、精準(zhǔn)檢測(cè)套類零件的內(nèi)徑、外徑、圓度及錐度的方法。我們?cè)O(shè)計(jì)研發(fā)了一次操作可完成上述尺寸及形位公差的檢測(cè)裝置。與傳統(tǒng)的內(nèi)徑表、千分尺檢測(cè)方式相比,該檢測(cè)裝置具有檢測(cè)精度、檢測(cè)效率高和可操作性強(qiáng)的特點(diǎn),并且檢測(cè)數(shù)據(jù)一致性好,避免了人為因素的錯(cuò)判。實(shí)踐證明,該檢測(cè)量具適用于檢測(cè)量大、尺寸公差小的產(chǎn)品檢測(cè),是可提高檢測(cè)效率,降低人工成本的內(nèi)外徑檢測(cè)專用裝置。

套類零件;一次裝夾操作;內(nèi)外徑檢測(cè);圓度錐度;檢測(cè)效率

1 引言

我公司承接了大批的潛油泵和密封泵中硬質(zhì)合金軸套類耐磨零件(圖1、2)的開發(fā)任務(wù)及生產(chǎn)訂單。該類產(chǎn)品均是旋轉(zhuǎn)體零件,有內(nèi)孔,部分產(chǎn)品外圓上帶有臺(tái)階。該產(chǎn)品是用于潛油電泵機(jī)組中離心泵、分離器、電泵傳遞動(dòng)力的精密裝配零件,通常情況下是配對(duì)使用。用戶表示如果研發(fā)生產(chǎn)合格,每年約有150萬件的生產(chǎn)訂單,并且每年以10萬件的速度遞增,市場(chǎng)需求極大。

從圖1、圖2分析,這類產(chǎn)品的外圓、內(nèi)徑、高度的常規(guī)檢測(cè)方法是:外圓用外徑千分尺、游標(biāo)卡尺進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)外圓公差在0.10mm以上時(shí)用游標(biāo)卡尺與外徑千分尺配合檢測(cè);外圓公差在0.025mm～0.10mm之間用外徑千分尺;當(dāng)外圓公差在0.025mm以下時(shí)用微米外徑千分尺;根據(jù)制品尺寸在高度方向從上到下和徑向(圓周)進(jìn)行檢測(cè)。內(nèi)孔用內(nèi)徑量表、內(nèi)徑千分尺、游標(biāo)卡尺、內(nèi)孔通規(guī)進(jìn)行檢測(cè),首先用內(nèi)孔通規(guī)檢測(cè)制品內(nèi)孔能否全數(shù)通過,再用量具在高度方向從上到下和徑向進(jìn)行檢測(cè)。高度尺寸用游標(biāo)卡尺、外徑千分尺、深度卡尺、平臺(tái)、百分表進(jìn)行檢測(cè)。按照檢測(cè)質(zhì)量控制技術(shù)要求,內(nèi)、外圓檢測(cè)截面不低于兩個(gè),每個(gè)截面段測(cè)量點(diǎn)不少于3個(gè)點(diǎn),高度檢測(cè)點(diǎn)不低于3個(gè),一件成品的內(nèi)孔和外圓檢測(cè)共需要16s～20s,這樣的檢測(cè)效率已不能滿足我分廠發(fā)展需求。

常規(guī)的檢測(cè)量具存在檢測(cè)精度不高,示值精度低,讀取數(shù)據(jù)不直觀,檢測(cè)員存在因示值不清而存在誤判的現(xiàn)象,以及同件產(chǎn)品在不同檢測(cè)員的檢測(cè)存在一定差異,容易對(duì)產(chǎn)品的符合性產(chǎn)生錯(cuò)判。

為提高產(chǎn)品的綜合競(jìng)爭力,降低檢測(cè)成本,需要對(duì)我分廠現(xiàn)有的檢測(cè)裝備進(jìn)行技術(shù)革新?；诖?研究一種內(nèi)外圓組合檢測(cè)裝置,能提高檢測(cè)效率、有效控制檢測(cè)成本(主要是節(jié)約人工成本),同時(shí)在檢測(cè)精度上優(yōu)于現(xiàn)有的檢測(cè)儀器。將內(nèi)孔、外圓在一次操作中完成測(cè)量尺寸、圓度、錐度,檢測(cè)時(shí)間不超過10s,檢測(cè)效率比常規(guī)檢測(cè)提高50%以上。

圖1 帶臺(tái)類套類零件

圖2 直筒類套類零件

2 組合檢具技術(shù)方案設(shè)計(jì)

為解決這種生產(chǎn)快速發(fā)展與檢測(cè)成本增加的矛盾,我們?cè)陔姼惺絾雾?xiàng)檢測(cè)基礎(chǔ)之上,設(shè)計(jì)開發(fā)出內(nèi)孔和外圓同時(shí)檢測(cè)的工裝。只需要一次操作就可以對(duì)內(nèi)外徑尺寸、圓度、錐度進(jìn)行檢測(cè)判定,可有效提高檢測(cè)效率,降低人工成本。常規(guī)的檢測(cè)內(nèi)孔外圓兩項(xiàng)尺寸需要18s～20s,組合式檢測(cè)儀則需10s內(nèi)完成,檢測(cè)效率提高50%,并且比常規(guī)的檢測(cè)精度高。

我們仔細(xì)分析了電感檢測(cè)的工作原理,依據(jù)產(chǎn)品檢測(cè)要求,為獲得快速精準(zhǔn)的檢測(cè)效果,我們從產(chǎn)品快速上下工件和內(nèi)孔外圓同時(shí)檢測(cè)并顯示為出發(fā)點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種內(nèi)圓外圓同時(shí)檢測(cè)的電感檢測(cè)工裝(如圖3所示)。它由工作臺(tái)、定位套、滑動(dòng)套、內(nèi)導(dǎo)向柱、內(nèi)外測(cè)子、壓簧、定位銷等部分組成。

圖3 組合式電感檢測(cè)儀示意圖

由圖3可以看出,內(nèi)導(dǎo)向柱、滑動(dòng)套和定位套由內(nèi)向外排布,相互之間為間隙配合,內(nèi)導(dǎo)向柱和定位套固定在工作臺(tái)上,滑動(dòng)套在兩者之間可上下滑動(dòng)?；瑒?dòng)套下端與彈簧連接,上端面與被測(cè)工件接觸。為控制滑動(dòng)套上下移動(dòng)的位置,在定位套上開有環(huán)型的定位槽。帶有操作手柄的定位銷穿過環(huán)型槽與滑動(dòng)套連接,這樣可以控制滑動(dòng)套上下滑動(dòng)的距離?；瑒?dòng)的距離(即環(huán)形槽長度)則是根據(jù)被測(cè)工件需要檢測(cè)的高度設(shè)計(jì)的。滑動(dòng)套在彈簧的作用下既可以方便地上下被測(cè)件,也可以上下移動(dòng)檢測(cè)工件的任一截面尺寸。

內(nèi)、外徑組合式檢測(cè)儀可同時(shí)對(duì)產(chǎn)品內(nèi)外徑尺寸、圓度、錐度進(jìn)行檢測(cè)。裝置采用4支高精度電感傳感器,分別設(shè)計(jì)在內(nèi)導(dǎo)向柱和定位套內(nèi)。內(nèi)外各有兩個(gè)傳感器,外圓測(cè)子形狀設(shè)計(jì)為圓柱形或片狀形,長3mm～4mm,內(nèi)孔測(cè)子設(shè)計(jì)為球狀或圓錐狀,這樣設(shè)計(jì)是保證內(nèi)孔外圓測(cè)量的精準(zhǔn)度。測(cè)子材質(zhì)均采用人造金剛石,這樣測(cè)子使用壽命高于硬質(zhì)合金測(cè)子。

被測(cè)產(chǎn)品放在滑套上端面,可以通過滑套和壓簧上下浮動(dòng)一定的高度,這樣可檢測(cè)多個(gè)截面的內(nèi)外直徑。內(nèi)外測(cè)頭平面布局是根據(jù)不同產(chǎn)品而設(shè)計(jì)的。一般直筒圓柱產(chǎn)品測(cè)子設(shè)計(jì)為同一水平面上,圓環(huán)外圓帶臺(tái)產(chǎn)品設(shè)計(jì)不在同一平面上。在滑套的下端是彈簧,根據(jù)被測(cè)產(chǎn)品重量選擇合適彈力的彈簧。在無外力施壓情況下,可快速回復(fù)到檢測(cè)的初始狀態(tài),便于上下工件。顯示部分采用兩臺(tái)電子顯示柱,內(nèi)孔和外圓分別顯示測(cè)量結(jié)果,互不干涉。

3 組合檢具的使用

組合式電感檢測(cè)儀操作方法。首先,使用上下限標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)檢測(cè)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)清零完成后,手動(dòng)將被測(cè)工件通過內(nèi)導(dǎo)向芯軸放在檢測(cè)工裝的滑套上端貼平。此時(shí),內(nèi)外圓測(cè)頭已接觸在被測(cè)件的內(nèi)外徑上,電子顯示柱顯示內(nèi)外徑的尺寸。在這個(gè)截面上旋轉(zhuǎn)180°,可以根據(jù)尺寸的變化數(shù)值獲得此截面上的圓度。用手將產(chǎn)品壓在不同的截面上旋轉(zhuǎn)180°,可得到不同截面的尺寸和圓度。不旋轉(zhuǎn),上下滑動(dòng)產(chǎn)品,根據(jù)尺寸變化數(shù)值可獲得該圓柱母線上的錐度。

為快速檢測(cè)產(chǎn)品是否合格,在電子顯示柱上設(shè)計(jì)有三不同的光標(biāo)帶(如圖4)。綠色為合格產(chǎn)品;橙色為尺寸很接近上下極限的合格品(橙色為提醒);紅色則為超出了產(chǎn)品上下極限尺寸,為不合格品。檢測(cè)人員根據(jù)顯示柱的顏色變化即可判定產(chǎn)品是否合格。極大提高檢測(cè)效率,降低了檢測(cè)人員的工作強(qiáng)度。

4 結(jié)語

通過我們實(shí)踐試制證明,內(nèi)外徑組合式檢具裝置具有以下特點(diǎn):

圖4 組合式電感檢測(cè)儀外觀

(1)采用組合電感式量儀的檢測(cè),與常規(guī)檢測(cè)的效率相比,組合式量儀完成一件產(chǎn)品檢測(cè)在10s內(nèi),檢測(cè)效率提高50%以上。

(2)采用電感式量儀的檢測(cè)比較常規(guī)檢測(cè)精度更高,檢測(cè)更準(zhǔn)。

(3)內(nèi)外圓組合式電感量儀操作簡便,儀器校準(zhǔn)后將被測(cè)件放入檢測(cè)滑套上即可檢測(cè),對(duì)操作技能要求不高。

(4)通過組合式檢測(cè)儀檢測(cè)數(shù)據(jù)一致性好,解決了由于人為因素使得檢測(cè)數(shù)據(jù)不一致,容易產(chǎn)生錯(cuò)判的問題。

(5)測(cè)子選用人造金剛石材質(zhì),使用壽命是常規(guī)硬質(zhì)合金測(cè)子的2～3倍。

本組合測(cè)量檢具結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,具有測(cè)量精度高、測(cè)量方便快捷等優(yōu)點(diǎn),最大的優(yōu)勢(shì)在于一次裝夾操作可完成內(nèi)徑、外徑、圓度、錐度的檢測(cè)。它適用于數(shù)量多,尺寸控制嚴(yán)的套類零件產(chǎn)品的質(zhì)量控制,特別是硬質(zhì)合金材質(zhì)的套類零件產(chǎn)品。

[1] 郭曉春.大型盤類零件外圓窄槽檢具的設(shè)計(jì)[J].金屬加工,2014(1):77-78.

[2] 趙偉力.一種內(nèi)外圓檢測(cè)裝置:中國, CN201220589116[P].2013-06-05.

[3] 于江磊,王勝利.定子內(nèi)外徑檢測(cè)裝置:中國. CN201420409635[P].2014.11.19.

Design of Sleeve Parts of Inner and Outer Diameter of the Combined Measuring Tool

CAI Bin,LV Yu-sheng,DONG Kai-lin
(Zigong cemented carbide Co.,Ltd.,Zigong 643011,Sichuan,China)

This paper combined with the successful examples of precision shaft sleeve parts of inner and outer diameter measuring gauge used in combination,introduced for fast,accurate detection of sleeve parts diameter,outer diameter,roundness and taper.We developed a detection device operation can be completed the dimensions and the tolerances of form and position.Compared with the traditional table diameter micrometer,detection mode,the detection device has the advantages of high detection efficiency and detection accuracy,easy.And the test data consistency,avoid the error of human factors.Practice has proved:the measuring tool is suitable for the detection of a large quantity,small size detection product tolerance.It can improve the detection efficiency,reduce artificial cost inside and outside diameter special detection device.

sleeve parts;one clamping operation;inner and outer diameter detection;circle degree taper;detection efficiency

TH133 TG806

:A

1001-5108(2015)04-0079-04

蔡斌,工程師,主要從事模具設(shè)計(jì)與硬質(zhì)合金精加工的技術(shù)與研發(fā)工作。