孔中心距專用測量工具設計與應用

郭建強

（東風輕型發動機有限公司，十堰442003）

孔中心距專用測量工具設計與應用

郭建強

（東風輕型發動機有限公司，十堰442003）

根據ZD30柴油機氣缸蓋雙凸輪軸孔特點，要求測量兩凸輪軸孔中心距和凸輪軸孔到惰輪軸孔中心距。設計了2種孔中心距專用測量工具，滿足現場快速測量需要，有效地監控產品對該尺寸的要求。

凸輪軸孔惰輪軸孔孔中心距快速測量

1 前言

在機械加工中，兩孔中心距的測量是最常見的測量，如箱體零件加工基準兩定位銷孔中心距的測量。如果該基準孔中心距超差，將直接導致零件報廢。傳統的專用測量工具一般以平面為基準，兩浮動圓臺銷或膨脹銷定位兩中心孔。我公司ZD30柴油機為雙凸輪軸頂置結構，在氣缸蓋加工完成后需測量兩凸輪軸孔的中心距以及凸輪軸孔到惰輪軸孔的中心距。由于凸輪軸瓦蓋端面和缸蓋軸承座端面均為毛坯面，因此瓦蓋端面與軸承座端面形成段差；并且凸輪軸孔為3/4圓，采用傳統以端面基準定位，測頭設計成浮動圓臺測頭方案將產生較大測量誤差，無法滿足測量精度要求。本文詳細介紹這種特殊情況下的兩孔中心距專用測量工具的設計方案,保證測量的精度要求。

2 測量要求

ZD30柴油機氣缸蓋凸輪軸孔精鏜后，測量兩凸輪軸孔的中心距和凸輪軸孔到惰輪孔中心距。凸輪軸孔加工后的產品測量要求見圖1。以下分別論述兩凸輪軸孔中心距專用測量工具和凸輪軸孔到多輪軸孔中心距專用測量工具的設計結構和工作過程。

圖1 產品測量要求

3 凸輪軸孔中心距測量工具

3.1 方案設計

測量工具設計成手持式，以缸蓋前端面為定位面，兩浮動階梯分組測頭分別定心兩凸輪軸孔，其中一測頭可沿中心距方向移動。定心裝置設計成階梯分組測頭，百分表顯示中心距，如圖2所示。

在測量工具本體1上固定有導套2，導套2內裝有滾珠軸承3，階梯分組測頭4通過彈簧8能夠浮動，適當的彈簧力保證本體1與缸蓋前端面基準有效貼合。V型滾珠導軌5安裝在檢具本體上，階梯分組測頭可通過V型滾珠導軌5沿兩孔中心距方向移動，百分表6顯示與校準件的相對誤差。

3.2 主要部件設計

檢具結構中主要部件為本體和階梯分組測頭[1]2部分：（1）檢具本體材料為GrWMn，熱處理硬度≥60HRC并穩定性處理。定位基準孔內徑尺寸為Φ22+0.0330 mm，孔軸線對基準A的50 mm長的垂直度為Φ0.02，如圖3所示。（2）階梯分組測頭按凸輪軸孔Φ30+0.0210 mm分成3組，分別為Φ29.995±0.002、Φ30.01±0.002和Φ30.020-0.003 mm。材料為CrWMn，表面淬火硬度HRC≥60，芯部硬度HRC28～32，孔Φ6部分不淬火，如圖4所示。

值得一提的是被測凸輪軸孔端面段差，且凸輪軸孔為3/4圓，測頭如果設計成傳統的圓臺測頭將導致測量誤差大，不能夠達到測量的精度要求。

3.3 校準件設計

圖2 凸輪軸孔中心距檢具結構圖

標準件由2部分組成，標準中心距模板2通過螺栓緊固在本體1上，見圖5。兩標準孔直徑與產品凸輪軸孔徑同?？字行木嘣O計為產品凸輪軸孔中心距公差1/10即44±0.007 mm。

4 凸輪軸孔到惰輪軸孔距離測量工具

測量工具設計成手持式，以缸蓋前端面為定位面，兩測頭分別定心凸輪軸孔和惰輪軸孔，見圖6。凸輪軸孔定心測頭設計成階梯分組測頭。由于惰輪軸孔端面為平面，不存在凸輪軸孔段差，因此定心測頭設計成傳統的圓臺測頭，百分表顯示中心距。

在測量工具本體1上固定有導套6，導套內裝有滾珠軸承3；圓臺測頭4和階梯分組測頭5可在滾珠軸承內內作上下運動，通過調整彈簧的彈力保證測頭有合適的測量力，使檢具本體與缸蓋測量基準面有效貼合。圓臺測頭4定心惰輪軸孔，階梯分組測頭5定心凸輪軸孔。V型滾珠導軌2安裝在檢具本體上，百分表固定在V型滾珠導軌上并能夠隨圓臺測頭4沿孔中心距方向移動。

圖3 檢具本體結構圖

圖4 階梯分組測頭結構圖

圖5 校準件結構圖

本體和階梯分組測頭設計與凸輪軸孔中心距測量工具相同，標準件結構與凸輪軸孔中心距測量工具相同，此處不作進一步論述。

5 結束語

圖6 凸輪軸孔到惰輪軸孔距離檢具結構圖

孔中心距是機加工中經常測量的尺寸，其測量方案也千差萬別，本文中介紹了孔中心距專用測量工具的2種設計方案。一種是兩孔端面有段差，兩孔為3/4圓的中心距測量。另一種是一個孔端面有段差，孔為3/4圓，另一個孔為端面無段差，孔為完整孔的中心距測量。該專用測量工具最初測頭設計成圓臺測頭，由于孔端面段差的結構，導致測頭不能完全與孔口貼合，使測量誤差大，無法滿足產品測量要求。通過分析將圓臺測頭改成階梯分組測頭，避免了測頭和被測孔孔口接觸，消除了由孔端面段差導致的測量誤差。經過改進后的專用測量工具的測量結果與三坐標測量結果符合。

目前該檢具已投入使用，減少了產品送三坐標檢驗的頻次，很好地實現現場的快速測量。

1謝誠.檢驗夾具設計（第一版）[M].北京：機械工業出版社，2000.

Design and Application of Hole-Center Distance Measuring Tool

Guo Jianqian
（Dongfeng Light Engine Co.,Ltd,Shiyan 442003,China）

According to the characteristics of two camshaft bores of ZD30 engine cylinder head,it is required to measure the distance between two camshaft bore centers and the distance between a camshaft bore center and the idler wheel shaft bore center.Two dedicated tools for both measurements are designed. The measuring tools are easy and quick to operate.This provides an effective way to monitor these dimensions.

camshaft hole,idler wheel shaft hole,hole center distance,rapid measurement

10.3969/j.issn.1671-0614.2014.01.010

來稿日期：2013-07-23

郭建強（1972-），男，高級工程師，主要研究方向為發動機制造測量技術。