千分表在潜水泵导流壳精度检测中的应用

黄进来

（泉州腾达精铸有限公司，福建 泉州 362011）

泵设备作为重要的流体输送工具，广泛应用于国民经济的各个领域，如市政、矿山及农田给排水等。现以通用的离心泵为例，简单介绍泵类产品的工作原理。低比速离心泵的转速比在30～80，其具有流量相对较小和扬程高等特点，其应用范围一般在灌溉等领域[1]。而本文所研究的潜水泵与此相似，作为深井提水的设备，一般应用于地下水的提取，导流壳作为潜水泵中的重要零件，不仅仅提供引流的功能，还将提取液体的压力转化为液体的速度能，其材质一般选用HT200采用铸造方法进行生产，而后进行一些车削、铣削、钻孔攻牙等精加工，在此过程中产品的尺寸将会逐渐被确定下来。但是在导流壳零件的精加工过程中，由于加工设备的精度、加工夹具的精度、工人加工操作的水平等会使零件的加工结果与设计要求产生一定的误差，因此需要进行准确性的精度的检测，为此本文提出了一种基于千分表的设备来实现对导流壳加工精度的检测[2]。

千分表作为一种微小形变量的测量仪器，其使用方法简单，且具有较高的灵敏度，其工作方法主要通过内部的齿轮或者杠杆在单一方向上的移动来实现旋转运动，进而得到刻度盘的尺寸测量值，这个值并不是绝对数值，它是一个相对的数值，这个相对值指的是工件在某一尺寸上的位置和形状偏差，所以说千分表也是一种用于工件精密找正的仪器。按照分度值来分有0.01mm、0.005mm、0.002mm、0.001mm，本文所选用的千分表是0.001mm分度值[3]。

1 导流壳检测方法的确定

为了实现对潜水泵导流壳的检测，首先需要确定泵体导流壳的尺寸和检测方法。本文所研究的产品是德国水泵公司的污水潜水泵导流壳。该产品从毛坯精密铸造到机械精加工完成，以及最后的装配都是在我司进行。本导流壳的材质选用的是德国牌号为1.4469的材质，该种材质为双相不锈钢材料比一般不锈钢更难加工，且铸造出来的毛坯在精加工中容易变形[4]。同时零件所要求的机加工尺寸精度及形位精度较高，这给机加工及检验造成很大的难度。某型号导流壳二维图如图1所示。

图1 导流壳零件图

如上图1所示，导流壳作为泵体的重要组成部分，其内部组织结构相对较为复杂，精加工装夹时易变形。同时精加工的尺寸及形位精度要求较高，不易于测量，其精加工的误差大小与叶轮的正常运转和水力等性能都有着直接的相关性，且误差相对较大，故本文基于千分表的高精度特性，引入到导流壳的检测中，提出了一种基于千分表的导流壳精度检测，为综合利用千分表的灵活性和高精度特性，以及添加的高精度旋转台的高精度定位，实现对导流壳的高精度定位[5]。

2 检测设备设计和数据处理

2.1 检测设备设计

在生产制造过程中，按图纸要求来控制加工精度，则需要用良好的三坐标检测方法来确定生产结果的准确性。而通常的三坐标检验方法都存在一定的弊端，①需要专业的较高素质的检验人员。②三坐标设备的投入及维护成本较高。③检验的效率较低。这对于中小型的企业或者此类产品订单不多的企业来说，是一笔不菲的资金投资。在市场竞争日益激烈的现今，每个企业都在尽最大的努力降低成本和提高效率。除了用三坐标检验外，传统检验圆跳动的方法是：在偏摆仪上，利用芯轴将零件套住进行检测。但是，本文中零件实际重量达20几千克，用这种方法根本无法进行[6]。

图2 千分表检测设备

因为现实生产实践活动中的需求，为了实现高效率、高精度和低成本的检测，现设计了如图2所示的基于千分表的检测设备，其基本步骤为：①首先将千分表和高精度旋转台进行精确的连接；②将检测零件，如本文的导流壳固定到旋转台；③控制千分表设备的运动实现对导流壳外部尺寸和内部尺寸的精确测量。特点就是将两件不相关的设备紧密连接在一起开发出新应用，实现对于导流壳的等各种难以测量设备的检测，最大程度的发挥了两件设备的优点，千分表的高精度特性和旋转台的高定位精度，准确的检测导流壳的外部轮廓尺寸和内部尺寸。

2.2 检测结果分析处理

图3 数据在三维的离散型偏差

对于上图1所示的导流壳零件，整体尺寸及形位精度要求较高。利用上述的检测设备得到高精度的检测结果。绘制尺寸偏移散点图如下图所示。根据所得的32组数据绘制散点图，对数据进行回归性分析，数据点在三维坐标的分布图可以看出，散点并不存在最自变量变化而变化的趋势，可以看出检测结果具有高度的不确定性，并不能通过简单的函数拟合曲线来进行表示，可以断定本测量模型在测量导流壳尺寸中并不存在技术性错误，验证此方法有效性。

3 结论

本文在结合实际应用和理论分析的角度上，设计了一种新型导流壳精度检测设备，巧妙的将高精度旋转台和千分表结合在一起，实现了零件的高精度测量。此方法有效的提高了测量的准确性和可靠性，在一定程度上为产业的发展提供了一种可靠简便的检验方法，大大简化了原有测量程序的繁重和测量时间的消耗，为未来的智能化检验提供了建设性方法。