综合式多用途测量装置的设计及应用

■ 淮海工业集团有限公司十四分厂 （山西长治 046012） 周建民 晋 国 范晓东 刘 希

专用量规数字化是我国量具钳工发展领域的新课题，也是实现较小的投入，产生较大收益的最直接的方法。在以往的生产过程中，专用量规在检测中仅能反映产品是否合格，而不能显示具体数值大小、精度等情况，虽然保障了一些产品的检验质量，但在精密零部件检测中容易出现公差积累，从而影响产品装配精度和质量。随着全价值链体系化精益管理战略的深入推进，精益生产已渗透到每一个班组，每一个岗位，改变传统的生产思路，以最好的质量、最少的工具工装数量，满足产品检测需求，并使操作人员明确自己所加工的每一件产品的具体尺寸状态，已成为量具钳工生产中急需解决的问题。

1. 现行数显装置的状态与改进思路

图1 数显高度仪

在生产检测中最普遍采用的数显高度仪如图1所示，其下面部分是测量定位平台，上面部分是光栅显示装置，显示精度可达0.001mm，精度可满足多数精密产品的检测需求，也具有较好的数显稳定性，但其测量种类单一，只能用来检测产品的高度、直径。对此，我们一方面对其定位平台部分进行增大尺寸的改进，使平台上能增加V形定位装置和顶尖顶孔定位装置，以实现中心与外圆同轴、跳动的检测，以及外圆相互之间的同轴、跳动检测。另一方面，在光栅显示器圆柱定位部分增加孔深测量装置，可实现对不同孔径的孔深进行检测。这套综合测量装置从以往只能检测高度1项种类，增加到现在可检测高度、同轴、跳动及孔深4项种类，大大减少了专用量规的数量，降低了生产成本，提高了检测精度，实现了检测数值的直观可视。

2. 综合测量装置的实现途径、原理及使用方法

（1）下部平台测量装置部分实现途径、原理及使用方法 下部平台测量装置部分由平台、V形顶孔支撑块及顶尖等部分组成，实现被测零件的放置、定位。

1）平台部分。一方面对其长度进行了加长，由过去的100m m×100m m，改为400mm×100mm，使V形顶孔支撑块有一定的活动空间，另一方面，在平台两端中部加工出长槽，以满足V形顶孔支撑块的旋紧定位。材料采用CrWMn，由钳工划线、铣床铣出减摩槽、长槽，热处理淬火58～63HRC，并需进行冷冻处理，以稳定组织，然后进行精密平面磨削加工，两面平行度达0.003mm以内，再用压板以一平面为基准，压持在方箱上，平面磨床磨削宽度侧面，保证与平面垂直。

2）设计加工左右两侧V形顶孔支撑块。如图2所示，V形顶孔支撑块材料采用CrWMn，钳工划线，铣床铣削90°V形面，镗床镗削φ20mm顶孔，且保证V形面及顶孔左右两块大小、高低一致，热处理淬火58～63HRC，精密平面磨床磨削加工，正弦规加工90°V形面，保证90°±30″合格，且45°平分，轨迹磨床磨削φ20mm孔，且左右两件孔径与中心高度一致，并与90°V形对称。V形顶孔支撑块下部定位面的宽度，比平台宽度略大0.03mm，两侧加定位块，以实现V形顶孔支撑块的移动及左右定位，同时蝶形螺栓通过平台长槽，与V形顶孔支撑块下部螺孔旋合，实现V形顶孔支撑块的上下定位。

图2 左右两侧V形顶孔支撑块

3）设计加工两顶尖。材料采用T10A，车工车削外圆留余量0.4～0.5mm，热处理淬火58～63HRC，外圆磨床进行外圆磨削加工，且与支撑块φ20mm孔小间隙配作，保证顶尖在φ20mm孔中的滑动，通过V形顶孔支撑块侧面的螺钉，可实现顶尖顶紧后的定位。

4）使用时，根据被测件的长度，调整V形顶孔支撑块在平台上的位置，然后拧紧蝶形螺栓，固定V形顶孔支撑块，对于需顶孔顶紧检测的被测件，可再通过移动两顶尖顶持，然后检测其同轴度或跳动；对于能用V形面架设的被测件，则可直接架放在左右两V形槽面上进行检测；对于多台阶的轴类被测件，在架设时，首先将被测件的大直径端架放在一端V形槽面上，另一小直径端通过公式（D－d）/2＝h得出的h数值来配置两组量块，并将量块置放于另一V形两槽面上，然后将被测件小直径端架放在量块上，以实现被测件中心的等高，最后进行同轴或跳动的检测。如图3所示。

（2）上部综合测量装置的实现原理及使用方法 上部综合测量装置如图4所示，其左端截断面部分是光栅数值传递部分，测量杆在套中上下的位移量，通过拨叉传递到光栅数值传递部分。

拨叉按放在本体中部凸块槽中，通过转轴连接，并可绕转轴上下摆动，且转轴中心到左右两端支点距离相等，即力臂L1、L2相等，以确保测量杆上下移动数值与光栅显示数值成1∶1的关系，确保数值传递的真实性、准确性。

实际使用前，可在套平面上放置一标准量块，用刀口尺按压测量杆至与量块共面，将光栅数显数值归零，然后，量块数值增大0.01mm，用刀口尺再次按压测量杆至与量块共面，观察光栅数显数值的变化，如均在0.01mm范围内，说明L1＝L2得以保证，否则，需对孔距L1、L2进行修整。套的孔径d1为标准8mm，测量杆为两台圆结构，下端外圆部分与套d1相配，上端d2则可根据被测孔深的孔径进行选择。

图3 检测方法示意

图4 上部综合测量装置

实际使用时，以被测孔深数值配置量块，放置在套平面上，用刀口尺按压测量杆至与量块共面，将光栅数显数值归零，然后，用被测零件按压测量杆，数显数值即为被测零件实际孔深的正负公差数值。

3. 结语

通过以上两大部分的设计加工，得到了多用途的综合式机械测量装置。其通过对称的45°等边三角形特性和杠杆力臂等长的传递比例原理，在普通测高仪的基础上，由仅能测量高度，发展到同轴、跳动与孔深的延伸检测，同时，将检测结果通过光栅显示装置读取，也进一步实现了检测结果的数字化，如图5所示。实现了一机多用，提高了检测精度与效率，降低了生产成本。

图5 新装置应用