套类零件内外径组合量具的设计

蔡 斌,吕宇升,董凯林

(自贡硬质合金有限责任公司,四川自贡643011)

套类零件内外径组合量具的设计

蔡 斌,吕宇升,董凯林

(自贡硬质合金有限责任公司,四川自贡643011)

结合对精密轴套零件内外径组合测量检具的使用的成功实例,介绍了为快速、精准检测套类零件的内径、外径、圆度及锥度的方法。我们设计研发了一次操作可完成上述尺寸及形位公差的检测装置。与传统的内径表、千分尺检测方式相比,该检测装置具有检测精度、检测效率高和可操作性强的特点,并且检测数据一致性好,避免了人为因素的错判。实践证明,该检测量具适用于检测量大、尺寸公差小的产品检测,是可提高检测效率,降低人工成本的内外径检测专用装置。

套类零件;一次装夹操作;内外径检测;圆度锥度;检测效率

1 引言

我公司承接了大批的潜油泵和密封泵中硬质合金轴套类耐磨零件(图1、2)的开发任务及生产订单。该类产品均是旋转体零件,有内孔,部分产品外圆上带有台阶。该产品是用于潜油电泵机组中离心泵、分离器、电泵传递动力的精密装配零件,通常情况下是配对使用。用户表示如果研发生产合格,每年约有150万件的生产订单,并且每年以10万件的速度递增,市场需求极大。

从图1、图2分析,这类产品的外圆、内径、高度的常规检测方法是:外圆用外径千分尺、游标卡尺进行检测。当外圆公差在0.10mm以上时用游标卡尺与外径千分尺配合检测;外圆公差在0.025mm～0.10mm之间用外径千分尺;当外圆公差在0.025mm以下时用微米外径千分尺;根据制品尺寸在高度方向从上到下和径向(圆周)进行检测。内孔用内径量表、内径千分尺、游标卡尺、内孔通规进行检测,首先用内孔通规检测制品内孔能否全数通过,再用量具在高度方向从上到下和径向进行检测。高度尺寸用游标卡尺、外径千分尺、深度卡尺、平台、百分表进行检测。按照检测质量控制技术要求,内、外圆检测截面不低于两个,每个截面段测量点不少于3个点,高度检测点不低于3个,一件成品的内孔和外圆检测共需要16s～20s,这样的检测效率已不能满足我分厂发展需求。

常规的检测量具存在检测精度不高,示值精度低,读取数据不直观,检测员存在因示值不清而存在误判的现象,以及同件产品在不同检测员的检测存在一定差异,容易对产品的符合性产生错判。

为提高产品的综合竞争力,降低检测成本,需要对我分厂现有的检测装备进行技术革新。基于此,研究一种内外圆组合检测装置,能提高检测效率、有效控制检测成本(主要是节约人工成本),同时在检测精度上优于现有的检测仪器。将内孔、外圆在一次操作中完成测量尺寸、圆度、锥度,检测时间不超过10s,检测效率比常规检测提高50%以上。

图1 带台类套类零件

图2 直筒类套类零件

2 组合检具技术方案设计

为解决这种生产快速发展与检测成本增加的矛盾,我们在电感式单项检测基础之上,设计开发出内孔和外圆同时检测的工装。只需要一次操作就可以对内外径尺寸、圆度、锥度进行检测判定,可有效提高检测效率,降低人工成本。常规的检测内孔外圆两项尺寸需要18s～20s,组合式检测仪则需10s内完成,检测效率提高50%,并且比常规的检测精度高。

我们仔细分析了电感检测的工作原理,依据产品检测要求,为获得快速精准的检测效果,我们从产品快速上下工件和内孔外圆同时检测并显示为出发点,设计了一种内圆外圆同时检测的电感检测工装(如图3所示)。它由工作台、定位套、滑动套、内导向柱、内外测子、压簧、定位销等部分组成。

图3 组合式电感检测仪示意图

由图3可以看出,内导向柱、滑动套和定位套由内向外排布,相互之间为间隙配合,内导向柱和定位套固定在工作台上,滑动套在两者之间可上下滑动。滑动套下端与弹簧连接,上端面与被测工件接触。为控制滑动套上下移动的位置,在定位套上开有环型的定位槽。带有操作手柄的定位销穿过环型槽与滑动套连接,这样可以控制滑动套上下滑动的距离。滑动的距离(即环形槽长度)则是根据被测工件需要检测的高度设计的。滑动套在弹簧的作用下既可以方便地上下被测件,也可以上下移动检测工件的任一截面尺寸。

内、外径组合式检测仪可同时对产品内外径尺寸、圆度、锥度进行检测。装置采用4支高精度电感传感器,分别设计在内导向柱和定位套内。内外各有两个传感器,外圆测子形状设计为圆柱形或片状形,长3mm～4mm,内孔测子设计为球状或圆锥状,这样设计是保证内孔外圆测量的精准度。测子材质均采用人造金刚石,这样测子使用寿命高于硬质合金测子。

被测产品放在滑套上端面,可以通过滑套和压簧上下浮动一定的高度,这样可检测多个截面的内外直径。内外测头平面布局是根据不同产品而设计的。一般直筒圆柱产品测子设计为同一水平面上,圆环外圆带台产品设计不在同一平面上。在滑套的下端是弹簧,根据被测产品重量选择合适弹力的弹簧。在无外力施压情况下,可快速回复到检测的初始状态,便于上下工件。显示部分采用两台电子显示柱,内孔和外圆分别显示测量结果,互不干涉。

3 组合检具的使用

组合式电感检测仪操作方法。首先,使用上下限标准件对检测装置进行校准。校准清零完成后,手动将被测工件通过内导向芯轴放在检测工装的滑套上端贴平。此时,内外圆测头已接触在被测件的内外径上,电子显示柱显示内外径的尺寸。在这个截面上旋转180°,可以根据尺寸的变化数值获得此截面上的圆度。用手将产品压在不同的截面上旋转180°,可得到不同截面的尺寸和圆度。不旋转,上下滑动产品,根据尺寸变化数值可获得该圆柱母线上的锥度。

为快速检测产品是否合格,在电子显示柱上设计有三不同的光标带(如图4)。绿色为合格产品;橙色为尺寸很接近上下极限的合格品(橙色为提醒);红色则为超出了产品上下极限尺寸,为不合格品。检测人员根据显示柱的颜色变化即可判定产品是否合格。极大提高检测效率,降低了检测人员的工作强度。

4 结语

通过我们实践试制证明,内外径组合式检具装置具有以下特点:

图4 组合式电感检测仪外观

(1)采用组合电感式量仪的检测,与常规检测的效率相比,组合式量仪完成一件产品检测在10s内,检测效率提高50%以上。

(2)采用电感式量仪的检测比较常规检测精度更高,检测更准。

(3)内外圆组合式电感量仪操作简便,仪器校准后将被测件放入检测滑套上即可检测,对操作技能要求不高。

(4)通过组合式检测仪检测数据一致性好,解决了由于人为因素使得检测数据不一致,容易产生错判的问题。

(5)测子选用人造金刚石材质,使用寿命是常规硬质合金测子的2～3倍。

本组合测量检具结构简单,成本低廉,具有测量精度高、测量方便快捷等优点,最大的优势在于一次装夹操作可完成内径、外径、圆度、锥度的检测。它适用于数量多,尺寸控制严的套类零件产品的质量控制,特别是硬质合金材质的套类零件产品。

[1] 郭晓春.大型盘类零件外圆窄槽检具的设计[J].金属加工,2014(1):77-78.

[2] 赵伟力.一种内外圆检测装置:中国, CN201220589116[P].2013-06-05.

[3] 于江磊,王胜利.定子内外径检测装置:中国. 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,工程师,主要从事模具设计与硬质合金精加工的技术与研发工作。