孔中心距专用测量工具设计与应用

郭建强

（东风轻型发动机有限公司，十堰442003）

孔中心距专用测量工具设计与应用

郭建强

（东风轻型发动机有限公司，十堰442003）

根据ZD30柴油机气缸盖双凸轮轴孔特点，要求测量两凸轮轴孔中心距和凸轮轴孔到惰轮轴孔中心距。设计了2种孔中心距专用测量工具，满足现场快速测量需要，有效地监控产品对该尺寸的要求。

凸轮轴孔惰轮轴孔孔中心距快速测量

1 前言

在机械加工中，两孔中心距的测量是最常见的测量，如箱体零件加工基准两定位销孔中心距的测量。如果该基准孔中心距超差，将直接导致零件报废。传统的专用测量工具一般以平面为基准，两浮动圆台销或膨胀销定位两中心孔。我公司ZD30柴油机为双凸轮轴顶置结构，在气缸盖加工完成后需测量两凸轮轴孔的中心距以及凸轮轴孔到惰轮轴孔的中心距。由于凸轮轴瓦盖端面和缸盖轴承座端面均为毛坯面，因此瓦盖端面与轴承座端面形成段差；并且凸轮轴孔为3/4圆，采用传统以端面基准定位，测头设计成浮动圆台测头方案将产生较大测量误差，无法满足测量精度要求。本文详细介绍这种特殊情况下的两孔中心距专用测量工具的设计方案,保证测量的精度要求。

2 测量要求

ZD30柴油机气缸盖凸轮轴孔精镗后，测量两凸轮轴孔的中心距和凸轮轴孔到惰轮孔中心距。凸轮轴孔加工后的产品测量要求见图1。以下分别论述两凸轮轴孔中心距专用测量工具和凸轮轴孔到多轮轴孔中心距专用测量工具的设计结构和工作过程。

图1 产品测量要求

3 凸轮轴孔中心距测量工具

3.1 方案设计

测量工具设计成手持式，以缸盖前端面为定位面，两浮动阶梯分组测头分别定心两凸轮轴孔，其中一测头可沿中心距方向移动。定心装置设计成阶梯分组测头，百分表显示中心距，如图2所示。

在测量工具本体1上固定有导套2，导套2内装有滚珠轴承3，阶梯分组测头4通过弹簧8能够浮动，适当的弹簧力保证本体1与缸盖前端面基准有效贴合。V型滚珠导轨5安装在检具本体上，阶梯分组测头可通过V型滚珠导轨5沿两孔中心距方向移动，百分表6显示与校准件的相对误差。

3.2 主要部件设计

检具结构中主要部件为本体和阶梯分组测头[1]2部分：（1）检具本体材料为GrWMn，热处理硬度≥60HRC并稳定性处理。定位基准孔内径尺寸为Φ22+0.0330 mm，孔轴线对基准A的50 mm长的垂直度为Φ0.02，如图3所示。（2）阶梯分组测头按凸轮轴孔Φ30+0.0210 mm分成3组，分别为Φ29.995±0.002、Φ30.01±0.002和Φ30.020-0.003 mm。材料为CrWMn，表面淬火硬度HRC≥60，芯部硬度HRC28～32，孔Φ6部分不淬火，如图4所示。

值得一提的是被测凸轮轴孔端面段差，且凸轮轴孔为3/4圆，测头如果设计成传统的圆台测头将导致测量误差大，不能够达到测量的精度要求。

3.3 校准件设计

图2 凸轮轴孔中心距检具结构图

标准件由2部分组成，标准中心距模板2通过螺栓紧固在本体1上，见图5。两标准孔直径与产品凸轮轴孔径同。孔中心距设计为产品凸轮轴孔中心距公差1/10即44±0.007 mm。

4 凸轮轴孔到惰轮轴孔距离测量工具

测量工具设计成手持式，以缸盖前端面为定位面，两测头分别定心凸轮轴孔和惰轮轴孔，见图6。凸轮轴孔定心测头设计成阶梯分组测头。由于惰轮轴孔端面为平面，不存在凸轮轴孔段差，因此定心测头设计成传统的圆台测头，百分表显示中心距。

在测量工具本体1上固定有导套6，导套内装有滚珠轴承3；圆台测头4和阶梯分组测头5可在滚珠轴承内内作上下运动，通过调整弹簧的弹力保证测头有合适的测量力，使检具本体与缸盖测量基准面有效贴合。圆台测头4定心惰轮轴孔，阶梯分组测头5定心凸轮轴孔。V型滚珠导轨2安装在检具本体上，百分表固定在V型滚珠导轨上并能够随圆台测头4沿孔中心距方向移动。

图3 检具本体结构图

图4 阶梯分组测头结构图

图5 校准件结构图

本体和阶梯分组测头设计与凸轮轴孔中心距测量工具相同，标准件结构与凸轮轴孔中心距测量工具相同，此处不作进一步论述。

5 结束语

图6 凸轮轴孔到惰轮轴孔距离检具结构图

孔中心距是机加工中经常测量的尺寸，其测量方案也千差万别，本文中介绍了孔中心距专用测量工具的2种设计方案。一种是两孔端面有段差，两孔为3/4圆的中心距测量。另一种是一个孔端面有段差，孔为3/4圆，另一个孔为端面无段差，孔为完整孔的中心距测量。该专用测量工具最初测头设计成圆台测头，由于孔端面段差的结构，导致测头不能完全与孔口贴合，使测量误差大，无法满足产品测量要求。通过分析将圆台测头改成阶梯分组测头，避免了测头和被测孔孔口接触，消除了由孔端面段差导致的测量误差。经过改进后的专用测量工具的测量结果与三坐标测量结果符合。

目前该检具已投入使用，减少了产品送三坐标检验的频次，很好地实现现场的快速测量。

1谢诚.检验夹具设计（第一版）[M].北京：机械工业出版社，2000.

Design and Application of Hole-Center Distance Measuring Tool

Guo Jianqian
（Dongfeng Light Engine Co.,Ltd,Shiyan 442003,China）

According to the characteristics of two camshaft bores of ZD30 engine cylinder head,it is required to measure the distance between two camshaft bore centers and the distance between a camshaft bore center and the idler wheel shaft bore center.Two dedicated tools for both measurements are designed. The measuring tools are easy and quick to operate.This provides an effective way to monitor these dimensions.

camshaft hole,idler wheel shaft hole,hole center distance,rapid measurement

10.3969/j.issn.1671-0614.2014.01.010

来稿日期：2013-07-23

郭建强（1972-），男，高级工程师，主要研究方向为发动机制造测量技术。