張良

（寧波技師學(xué)院，浙江寧波315032）

0 引言

某技師學(xué)院與某機(jī)械儀表有限公司簽訂合同，為該公司設(shè)計(jì)一款同軸度測(cè)量?jī)x，主要用于軸類零件的同軸度檢測(cè)，要求總體裝配精度高、測(cè)量誤差小、操作方便靈活，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并實(shí)施首臺(tái)試制任務(wù)。

1 課題概述、用途及特點(diǎn)

本課題主要為設(shè)計(jì)一款同軸度測(cè)量?jī)x，是為了模擬軸類零件的回轉(zhuǎn)中心來(lái)測(cè)量被測(cè)工件的同軸度，即被測(cè)軸線對(duì)基準(zhǔn)軸的同軸度誤差（用于不需要兩頂尖定位的軸類零件的測(cè)量）。

本課題研制的同軸度測(cè)量?jī)x主要用途如下：1)軸類零件外圓及內(nèi)圓參數(shù)的同時(shí)精密測(cè)量；2)軸類零件多點(diǎn)參數(shù)的同時(shí)精密測(cè)量；3)軸類零件圓度、同軸度、圓周跳動(dòng)、斷面差的精密測(cè)量；4)快速測(cè)量斷面差，且內(nèi)圓及外圓可同時(shí)測(cè)量。

本同軸度測(cè)量?jī)x具有如下特點(diǎn)：1)標(biāo)準(zhǔn)精度0.005 mm和高精度0.003 mm；2)快速測(cè)量，節(jié)省時(shí)間；3)操作方便、通用性強(qiáng)；4)輕便易搬、維護(hù)簡(jiǎn)單；5)操作環(huán)境要求不高；6)可依據(jù)零件特殊性，專門(mén)定制。

一般情況下，同軸度測(cè)量?jī)x需重點(diǎn)確認(rèn)3個(gè)部分：標(biāo)準(zhǔn)精度和高精度，旋轉(zhuǎn)工作軸，量表規(guī)格和其它配件（量表支架、標(biāo)準(zhǔn)杠桿表支架、側(cè)面杠桿表支架、導(dǎo)軌末端支架等）。

2 本課題的任務(wù)及要求

2.1 課題的任務(wù)

1）對(duì)同軸度測(cè)量?jī)x進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析；2）完成同軸度測(cè)量?jī)x裝配圖及零件圖的繪制工作，要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，同時(shí)滿足生產(chǎn)加工工藝性要求；3）完成同軸度測(cè)量?jī)x機(jī)械加工工序卡片、機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片的填寫(xiě)，要求規(guī)范、完整；4）完成同軸度測(cè)量?jī)x的操作說(shuō)明書(shū)等資料；5）完成同軸度測(cè)量?jī)x（試制機(jī)）的零件加工、組裝和調(diào)試工作，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.2 本課題的設(shè)計(jì)要求

1）要求同軸度測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)合理，能充分考慮零件設(shè)計(jì)制造精度及裝配精度，達(dá)到使用要求，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；2）所有圖樣要清晰完整，滿足實(shí)際需求，并符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；3）零件工藝、工序的編排要符合實(shí)際加工需求；4）完成同軸度測(cè)量?jī)x的部件組裝，精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3 本課題的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 同軸度誤差測(cè)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(zhǔn)，用來(lái)測(cè)量被測(cè)軸線和基準(zhǔn)軸線的偏離程度。一般定義基準(zhǔn)軸線為理想的直線，而被測(cè)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(wú)論是在機(jī)械加工中，還是塑料的注塑成型中，經(jīng)常會(huì)遇到產(chǎn)品內(nèi)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(cè)量方法主要有3類：1)無(wú)包容的同軸度的檢測(cè)；2)采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x檢測(cè)，即運(yùn)用CMM分別在外圓柱面和內(nèi)圓柱面取點(diǎn)，在軟件中直接測(cè)量出2個(gè)圓柱面的同軸度；3)采用同軸度測(cè)量?jī)x檢測(cè)，使零件旋轉(zhuǎn)1周，百分表的最大和最小的度數(shù)的差值即為同軸度差異，而該法在實(shí)際使用過(guò)程中，常用的方法包括利用V形鐵測(cè)定法、利用數(shù)據(jù)采集儀連接百分表測(cè)量法。

而本課題采用的是第3）類方法，并設(shè)計(jì)研制一套同軸度測(cè)量?jī)x，并達(dá)到使用方要求。

圖1 同軸度測(cè)量?jī)x總裝圖

3.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本同軸度測(cè)量?jī)x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(shè)有兩平行轉(zhuǎn)軸，每個(gè)轉(zhuǎn)軸的一端裝設(shè)有一轉(zhuǎn)輪，每個(gè)轉(zhuǎn)軸的另一端均裝設(shè)有同步帶輪11，靠手輪的旋轉(zhuǎn)同步傳動(dòng)至2個(gè)轉(zhuǎn)軸使兩轉(zhuǎn)輪相緊貼轉(zhuǎn)動(dòng)。

2)左板上開(kāi)有滑移槽，滑移槽內(nèi)裝設(shè)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(shè)有一個(gè)滾動(dòng)軸承用于壓緊所需要測(cè)量的工件表面。

3)左板1上設(shè)有中心軸線在X軸方向上的3根導(dǎo)向桿4，所述的導(dǎo)向桿上安裝有可滑動(dòng)的第1滑塊7和第2滑塊8，第1滑塊上開(kāi)設(shè)有緊固螺釘和微調(diào)裝置，可調(diào)整測(cè)量表的位置和方向，下面凹槽處設(shè)有1塊磁鐵，可與第3根導(dǎo)向桿滑移到合適的地方吸住定位。所述的第2滑塊上穿設(shè)有1根連桿，連桿上設(shè)有第1測(cè)量表，第2滑塊上還裝設(shè)有可調(diào)節(jié)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(dòng)至固定位置時(shí)與前端的導(dǎo)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(shè)有4個(gè)腳墊2。

3.3 產(chǎn)品組裝過(guò)程說(shuō)明

由于該設(shè)備零件較多，故分為幾個(gè)部分進(jìn)行組裝，最后進(jìn)行總裝。總體而言，該設(shè)備由滑塊機(jī)構(gòu)1、滑塊機(jī)構(gòu)

2、夾緊機(jī)構(gòu)、左滾動(dòng)機(jī)構(gòu)以及其余所需零部件組合而成。

1)滑塊機(jī)構(gòu)1的組裝。滑塊機(jī)構(gòu)1由1個(gè)滑塊主體、1個(gè)調(diào)整塊、1個(gè)小襯套、1個(gè)滾花平頭螺釘、1個(gè)定制螺釘、1個(gè)定制套筒、1個(gè)圓柱銷、1個(gè)緊固螺母、2個(gè)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(jī)構(gòu)1的組裝

圖3 滑塊機(jī)構(gòu)2的組裝

2)滑塊機(jī)構(gòu)2的組裝?；瑝K機(jī)構(gòu)2由1個(gè)測(cè)量支桿、1個(gè)六角螺母、1個(gè)滑塊主體、1個(gè)磁鐵定位器、1個(gè)內(nèi)六角圓柱頭螺釘、2個(gè)襯套以及1塊磁鐵組成，如圖3所示。

3)夾緊機(jī)構(gòu)的組裝。夾緊機(jī)構(gòu)由1個(gè)滾花平頭螺釘、1個(gè)裝夾壓板、1個(gè)圓柱銷、1個(gè)裝夾座、1個(gè)深溝球軸承、1個(gè)連接桿以及1個(gè)圓柱螺旋壓縮彈簧組成，如圖4所示。

4)左滾動(dòng)機(jī)構(gòu)的組裝。左滾動(dòng)機(jī)構(gòu)由2個(gè)軸套、3個(gè)墊圈、1個(gè)AF型同步帶輪、2個(gè)AS型同步帶輪、6個(gè)內(nèi)六角凹端緊定螺釘、1個(gè)開(kāi)口擋圈、1個(gè)手輪軸、2個(gè)滾柱、1個(gè)左主體、1個(gè)手輪組成，如圖5所示。

圖4 夾緊機(jī)構(gòu)的組裝

圖5 左滾動(dòng)機(jī)構(gòu)的組裝

4 測(cè)量?jī)x使用方法和操作注意事項(xiàng)

4.1 使用方法

1)根據(jù)被測(cè)工件大小調(diào)節(jié)壓輪高度，使壓輪能夠以合適的壓力壓住被測(cè)工件。2)通過(guò)操作手柄升起壓輪，將被測(cè)工件放置在旋轉(zhuǎn)工作軸上，然后將壓輪歸位。3)調(diào)節(jié)表架的高度，并將其移動(dòng)，使千分表（百分表）測(cè)頭接觸被測(cè)工件表面，調(diào)整表盤(pán)指針歸零。4)調(diào)節(jié)杠桿表測(cè)頭至被測(cè)工件合適位置，并使之接觸工件表面，調(diào)整表盤(pán)指針歸零。5)旋轉(zhuǎn)手輪，根據(jù)實(shí)際情況微調(diào)表頭，完成讀數(shù)。

4.2 操作注意事項(xiàng)

本測(cè)量?jī)x在使用過(guò)程中，需注意以下事項(xiàng)：1)需將儀器放置在干燥、清潔的環(huán)境中，不能直接暴露在陽(yáng)光直射或潮濕的地方，避免高溫和劇烈振動(dòng);2)本測(cè)量?jī)x是一種精密儀器，在運(yùn)輸和移動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)小心輕放，避免沖擊和碰撞;3)為了不影響儀器的精確度，應(yīng)使用干凈的軟布或脫脂棉蘸純酒精或?qū)Ｓ们逑磩┎潦谩靶D(zhuǎn)工作軸”和“導(dǎo)向軸”，避免用手觸摸和直接擦拭;4)定期對(duì)儀器做防銹、清潔等保養(yǎng)工作，防止酸性（腐蝕性）等物質(zhì)接觸儀器表面;5)使用時(shí)儀器應(yīng)水平放置，以防止在測(cè)量過(guò)程中工件軸向移動(dòng)。

4.3 維護(hù)與保養(yǎng)

表1 同軸度測(cè)量?jī)x常見(jiàn)問(wèn)題的原因及解決方法

本測(cè)量?jī)x所有部件都應(yīng)保持清潔，若有細(xì)小灰塵，可用吹氣球吹去，若有油漬或指印，請(qǐng)使用棉紗輕輕抹去。另外，同軸度測(cè)量?jī)x是一種精密儀器，禁止自行拆裝，以防止降低儀器的測(cè)量精度或者損壞儀器。同時(shí)，同軸度測(cè)量?jī)x不使用時(shí)，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(cè)量?jī)x的性能，建議進(jìn)行定期檢查。

5 常見(jiàn)問(wèn)題的原因及解決方法

本同軸度測(cè)量?jī)x常見(jiàn)問(wèn)題的原因及解決方法見(jiàn)表1。

6 本課題的效果

圖6 同軸度測(cè)量?jī)x（試制機(jī)）實(shí)物圖

本同軸度測(cè)量?jī)x適用于臺(tái)階軸、軸套、襯套等有同軸度要求的零件測(cè)量，與同類型的測(cè)量?jī)x相比，具有結(jié)構(gòu)合理、精度高、誤差小、適用范圍廣泛、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)，是較理想的專用測(cè)量工具，受到用戶的一致好評(píng)。

[1]王宛山.機(jī)械制造手冊(cè)[M].沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2002:95-96.

[2]黃鶴汀.機(jī)械制造技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:109.

[3]楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006:34-35.

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

[5]胡家秀.簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)使用手冊(cè)[M].2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012:24-25.

[6]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].5版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010:105.

[7]周開(kāi)勤.機(jī)械零件手冊(cè)[M].5版.北京:高等教育出版社,2001:112-113.

[8]鄧昭銘,張瑩.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[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(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓,2012(4):59-60.

[10]李敬杰.大型箱體同軸度測(cè)量?jī)x[J].儀器儀表學(xué)報(bào),1996(2):206-209.

[11]陳海燕.基于激光準(zhǔn)直法的多孔同軸度測(cè)量?jī)x[J].計(jì)量技術(shù),2004(1):26-27.

[12]杜希鵬.一種新型同軸度測(cè)量?jī)x的研究[J].農(nóng)機(jī)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(cè)量?jī)x[J].激光與紅外,2000(5):280-282.

[14]陳克軍.DTZ-1型微機(jī)同軸度測(cè)量?jī)x [J].精密制造與自動(dòng)化，1990（2）：65-66.

[15]吳斌.壓縮機(jī)氣缸同軸度測(cè)量?jī)x的研制[J].壓縮機(jī)技術(shù),2006(1):16.

[16]崔紹良.立式同軸度測(cè)量?jī)x的研制[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),1996(2):115.