某止动器锥孔尺寸检测方法改进

摘 要：止动器内锥孔在装配使用中功能重要，因此尺寸要求严格，但内锥孔受孔径大小及母线长度等影响，测量手段受限，测量准确性及检测效率在之前生产加工中均不高。本文通过分析该零件结构特点及常用测量方法存在缺陷，提出了利用标准不锈钢钢球配合三坐标进行测量的方法。并在实际生产中进行了验证，方法高效可靠。

关键词：内锥孔；测量准确性；检测效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.010

1 前 言

止动器是某测试设备上的一个关键零件，该零件材料为电工纯铁DT4，精度要求较高，零件外圆尺寸公差为0.008，且有多个重要尺寸，其中内锥面有两个重要尺寸，分别是60° 和Φ8，由于受零件结构限制（见图1），在以往生产加工过程中，该锥孔的两个重要尺寸利用常规测量方法，存在测量结果准确性差、测量效率低下等现象，测量起来比较困难，影响生产交付，需对测量方法进行改进。

2 常规测量方法分析

在本单位生产现场，之前常用的测量方法主要有两种：印模法和三坐标测量法。

2.1 印模法测量

印模法在早期测量中应用较多，即先用硬塑材料将止动器的被测部位印模下来，然后再对印模表面（见图2）用投影仪进行测量。

该方法的测量过程为：

（1）根据被测印模尺寸大小和精度，选择适当的放大倍数；

（2）根据选定的放大倍数，调整或安装聚光镜和物镜，并用光源调整附件把光源位置调整好；

（3）将印模置于工作台上，通过调焦使工件在投影屏上清晰成像，并让印模中被测B面于十字线中的纵向线重合（注：此时十字线应调整在零度范围）；

（4）保持横向位置不变，移动纵向，使十字线逆时针转α/2角，使十字线上横向线与被测A面相切于a点，记下此时仪器的纵向读数Ya及αa值，再使十字线顺时针转α/2角，移动纵向拖板，使十字线上横向线与被测C面相切于b点，记下此时仪器的纵向读数Yb及αb 值；

（5）计算十字线中心a、b两点的纵向距离L=Ya-Yb；

两点所在母线角度α=αa+αb；

由此可知：L值即为被测件中Φ8实际值；α值即为被测件中60° 实际值。

使用印模法测量缺点：

（1）由于两个尺寸为重要尺寸，目视测量受人为影响因素较大，与各检验员判断力有关；

（2）制模过程麻烦，反复制模效率低，测量过程比较繁琐，检测周期长；

（3）由于印模材料有一定的收缩率，不能完全达到被测表面微小不平度的谷底，所以通过此方法测得印模上的值比实际值略小，还要根据实验对测量结果进行修正。

2.2 三坐标测量法

近几年，该零件生产批量加大，检测起来遇到一定麻烦。首先，由于该零件材料为电工纯铁，属易锈蚀材料，工艺文件要求在加工、检验过程必须当班清洗防锈；其次，Φ8为内锥面底端理论尺寸，考虑零件结构和加工刀具的刀尖圆弧的存在，普通检测方法难以检测，因此该零件随后安排在三坐标上进行测量。

但后來发现在三坐标上测量效果并不理想，主要原因有三点：

（1）由于其他型号上许多关键复杂件必须在三坐标上测量，而且周期较长，导致止动器经常安排不上或中途撤下，对零件防锈不利。

（2）由于该锥面相对较短，且角度要求精度高，三坐标测量对零件表面精度要求较高，在取点测量时所取点处表面质量对零件精度影响大。

（3）三坐标测量是通过取点利用多种计算公式换算出角度及底端Φ8圆尺寸，换算过程误差对零件本身精度有一定影响。

通过工艺技术人员配合进行测量系统分析后，证明此种测量方法对尺寸Φ8不可信，不能使用。

3 测量方法改进

如何找到一种高效实用的检测方法？通过分析零件结构特点、工艺资料、目前生产现场加工过程以及以往检测结果，我们发现该零件内锥面尺寸为最终精加工保证，半精加工时单边留余量0.3mm，最后在较高精度的数控车床T42上精车保证，由于加工余量小，加工装夹定位基准好（基准为磨工磨出），因此同批零件加工一致性较好，又该零件总长由数控车及磨工加工保证，尺寸一致性好，可以考虑其他方法转换测量。最后我们选择了利用标准不锈钢钢球进行测量的方法。

由于该零件同批加工一致性较好，在检验过程中，首先通过三坐标对加工好的三个零件进行反复测量其角度，确定其角度尺寸范围，然后根据绘图工具，按测量所用钢球实际测量值绘图确定保证Φ8尺寸精度的高度尺寸，由于角度尺寸已确定，钢球直径也已准确测量出，根据几何学关系，不难看出，锥面底端到钢球最高点的尺寸完全决定于底端直径Φ8，反之，底端直径Φ8的尺寸范围也决定了锥面底端面到钢球最高点的尺寸范围，这样，在实际测量时，可以通过高度仪方便地测量出锥面底端到钢球顶端的相对距离，如果该尺寸符合对应尺寸范围，则Φ8尺寸合格，尺寸对应关系见图3所示。

4 结论

使用钢球测量方法简单，工装成本低（只需购买一定范围尺寸钢球即可），对检验人员技能要求不高，易于操作，因此可以使现场的检验周期大幅缩短，检测效率高。通过现场几个批次零件的检验，此种方法检测效果良好。

作者简介：何晨龙（1974-），男，陕西蒲城人，本科，高级工程师，主要从事精密机械加工工作。