測量制冷壓縮機活塞銷孔軸線對活塞軸線垂直度檢具的設計

周 勇

（1.南京工程學院，江蘇 南京 211167；2.南京聚星機械裝備股份有限公司，江蘇 南京 211100）

1 問題的提出

活塞是制冷壓縮機中關鍵零件之一。該零件結構簡單，但加工精度要求高，特別是銷孔，銷孔對于活塞外圓垂直度與對稱度，其檢測難度較大，活塞銷孔的形狀、位置及其誤差至關重要。若銷孔軸線與活塞軸線不垂直，將引起活塞在氣缸中偏斜，活塞局部磨損加劇活塞裙部低端與平衡重發生干涉。如果銷孔軸線與活塞軸線的偏心位置因加工而處于相反方向，則將加大作功行程中活塞側面所受壓力。有此可見，加工質量與檢測測量值的準確將直接影響壓縮機的使用壽命，制冷功效，其功率損耗大，浪費能源，達不到節能減排效果。為了適應大批量和多品種活塞銷孔軸線與活塞軸線的檢測，我們對原有檢具進行了改進，快速、準確地測量出活塞銷孔軸線對外圓軸線垂直度，對稱度，提高效率。

2 設計原理與檢具結構

（1）測量設計原理。活塞銷孔與活塞軸線的垂直度是最常見的軸線之間的垂直度，為了測量方便可將基準和測軸線都用心軸來體現，并將體現被測要素的心軸到與測量基準成安置平行的位置，這就是把垂直度的測量轉化為平行度的測量。

活塞銷孔加工時，用活塞外圓作定位基準，檢測時，用V型塊其活塞外圓緊貼在V型塊上，使檢測與加工的定位基準重合，減少測量誤差。

測量時，V型塊約束活塞在圓周運動的不定度，調節螺桿約束活塞軸向運動的不定度，將活塞裝上與銷孔無間隙配合的芯軸，使活塞外圓與V型塊接觸，轉動活塞使活塞上芯棒左右擺動，使得延伸出的芯軸兩端與兩個千分表接觸，此時千分表只能反映活塞銷孔與活塞軸線水平方向的讀數值。表上兩個最大讀數M 1與M 2，求出兩表測量讀出的最大讀數之差絕對值，即|M 1-M 2|就是該活塞在此檢具上測量的活塞銷孔與活塞軸線的垂直度。

為了保證測量的高精度、高效率及高可靠性，采用了比較測量原理實現活塞銷孔與活塞軸線的垂直度的檢測。即先用標準件校零，實際測量時只需測出相對標準件尺寸的微小位移值即可。縮小了測量范圍，提高了測量精度。

圖1 活塞零件圖

（2）確定計算尺寸。根據活塞零件圖示（見圖1），活塞銷孔與活塞軸線的垂直度為0.04/104，活塞外徑為Φd。心軸的測量長度為L=104＋Φd，當Φd=25即測量芯棒兩端千分表的距離為L=104＋Φd=104＋Φ25=129，此時|M 1-M 2|絕對值必需小于0.04。

（2）設計檢具結構（見圖2）。檢具由1.千分表，2.鎖緊螺釘、3.表架、4.V型塊、5.調節螺桿、6.滑塊鎖緊螺釘、7.滑塊、8.導柱、9.鍵塊、10.活塞、11.測量芯棒與標準量具等組成。

圖2 檢測結構圖

為了檢測多品種活塞方便，設計結構為可調式，通過移動導柱上的表架，調節固定在表架上的千分表的左右位置，并可用鎖緊螺釘鎖緊表架，通過滑塊還可以調節千分表前后位置，并可用滑塊鎖緊螺釘固定，通過調節調節螺桿位置可以確定活塞上下位置。通過上述調節，可以調整到準確測量活塞銷孔芯棒的位置，從而保證測量的準確性

3 測量過程

先將各零件按圖示結構安裝好，根據計算尺寸，調整測量芯棒兩端千分表的距離為L=129，把兩千分表固定住，然后用標準外圓插入標準芯軸標準量具的進行校正，及將標準外圓面緊貼著V型塊,頂部頂住螺桿，拉住千分表表桿，觀察千分表指針是否旋轉半圈，并將千分表指針調到零位。

測量時，將活塞裝上與銷孔無間隙配合的芯軸，手用力均勻并朝一個方向，使活塞外圓與V型塊接觸，活塞頂部與調節螺桿端面接觸，轉動活塞使活塞上芯棒左右擺動，使得兩個千分表上讀出兩個最大讀數。

在實際使用中，采用了比較測量原理實現活塞銷孔與活塞軸線的垂直度的檢測。其檢測快速、便捷。用標準件對比測量時只需將標準件推入測量，將測量的千分表校零，再將待測量的活塞插入心軸，按同樣的方法推入測量，測量時只需測出相對標準件尺寸的微小位移值即可。縮小了測量范圍，提高了測量精度，實現快速、準確的檢測。其效果良好，復位精度高，重復測量時，讀數不變，適用于大批量活塞的測量。

[1]陳德林，朱躍峰.公差配合與測量技術[M].北京：北京理工大學出版社，2010.

[2]劉巽爾,于春涇.機械制造檢測技術手冊[M].北京：機械工業出版社，2000.