錐形件內深高度專用測量儀研制

邱新偉 王俊發　李亞芹

佳木斯大學

錐形件內深高度專用測量儀研制

邱新偉 王俊發李亞芹

佳木斯大學

邱新偉（1988-）男，佳木斯大學，碩士研究生，研究方向：農業機械與裝備。通訊作者：王俊發（1958-）男，佳木斯大學，教授，博導，研究方向：農業機械與裝備。

針對錐形件內深的測量設計了一種錐形件內深高度專用測量儀，該測量儀主要針對內錐錐頂帶圓弧半徑小于3mm的錐形產品，由于該測量儀設計了與產品相配套的定位體，實現浮動軸上端的球頭球心與錐形件內圓弧中心能夠同軸接觸，保證了錐形件測量的精度，提高了產品的合格率。

測量產品深度的量具有許多種，如深度游標卡尺、三坐標測量儀等。深度游標卡尺主要用于測量凹槽或孔的深度、梯形工件的梯層高度、長度等，但由于卡尺端面是平面，不能夠測量帶圓弧的工件深度。而三坐標測量儀的測頭半徑為3mm，不能夠測量直徑小于3mm帶有圓弧的工件，另外由于錐形件在三坐標測量儀平臺上不易放置，測量對中費時費力，對批量產品測量困難。

現在測量帶圓弧錐形件內深的測量儀，沒有專用的定位體，在測量時，被測錐形件與浮動軸對中困難，操作不方便，且不準確，導致測量誤差偏大，精度低，影響產品的裝配，產品廢品率高達65%以上，浪費原材料，增加了生產成本。因而為了降低產品廢品率和提高產品精度開發設計一種使用方便、省力、精度高的錐形件內深高度專用測量儀，保證了錐形件產品的合格率及作業生產率。

1　錐形件內深測量儀工作原理

基于錐形件內深測量的要求，結合內錐頂圓弧直徑小于3mm的工件，并且被測工件測量時容易對中的特點，設計了一種錐形件內深高度專用測量儀，其原理如圖1所示。

零件結構關系

內襯7安裝在量具套筒6內，浮動軸5插在內襯7里，浮動軸5與內襯7之間裝有下彈簧14，卡套8安裝在量具套筒6上，并通過沉頭螺釘13緊固在一起，開口套9裝在卡套8上，百分表11插在開口套9內，并通過螺釘12緊固在一起，定位體4裝在量具套筒的上部，上彈簧15裝在定位體與浮動軸之間，平板2與高度測量尺通過沉頭螺釘1緊固在一起，并放在標準錐形件上，量具套筒6裝在量具架上。

圖1　錐形件測量儀結構簡圖

測量原理

工作時，將標準錐形件放到定位體上，使錐形件的內錐面完全與定位體外錐面接觸，浮動軸上端球頭與標準錐形件錐頂接觸，保證錐形件、定位體和浮動軸對中。通過平板與高度測量尺壓緊標準錐形件，在壓的過程中，上彈簧帶動浮動軸向下移動，浮動軸推動百分表，當高度測量尺與量具套筒上端面相接時，對百分表進行調零，確定錐形件的內深尺寸。然后取出標準錐形件和深度測量尺，將待測錐形件放到定位體上，壓緊待測件，當待測件的下表面與量具套筒接觸時，觀測百分表指針所對應的刻度是否在允許的公差范圍內，以判斷錐形件是否為合格品。

圖2　定位體

圖3　高度定位尺

圖4　平板

2　關鍵零件參數分析

定位體參數分析

針對目前測量錐形件內深測量儀對中困難、無法測量直徑小于3mm帶有圓弧的工件的不足，設計了圖2所示的定位體。該定位體的錐角與被測錐形件的錐角相同，可保證錐形件產品與游標軸同軸，其表面可以和錐形件的內表面緊密配合，從而實現錐形件產品準確定位。

高度定位尺及平板參數分析

圖3所示的高度定位尺，其高度和內錐面的錐角應于被測錐形工件內深高度相同， 高度定位尺與相同上端面的表面粗糙度Ra=0.4；圖4所示的平板的下端面表面粗糙度Ra=0.4，并且保證高度定位尺的上端面和平板下端面的平行度為0.0025，使高度定位尺的下端面與量具套筒的上端面接觸，通過沉頭螺釘緊固在一起，壓緊標準工件，從而確定工件的高度的基本尺寸。

3　測量要求

測量前，應將被測量表面擦干凈，以免灰塵、雜質磨損量具。使用時貼合緊密，不得歪斜，否則會造成測量結果不準確。測量過程中施加壓力不可過大，所用壓力應使測量基座剛好與零件基準表面接觸即可。如果測量壓力過大，不但會使造成基準面和被測件表面磨損，還會使測量得的尺寸不準確。

4　測試與標定

測試與標定在恒溫室內，把測量儀在 1 級大理石平臺上，標準工件放在測量儀的標準體上用高度定位尺壓緊標準件，平板通過三個沉頭螺釘與高度定位尺配合，使高度定位尺的下端和量具套筒接觸，再對百分表進行調零，完成標定過程。

通過觀測百分表的指針偏轉，得出的工件的實際內深高度。測試數據表明，內深的實測值與相應的標定值的誤差均在0.013mm之內，說明測量儀工作穩定可靠。

5　結語

（1）以錐形件深度23.35mm為基準參數，設計了針對內錐錐頂帶小圓弧半徑小于3mm的錐形產品的錐形件內深高度專用測量儀。

（2）對錐形件內深測量專用測量儀測量原理、結構關系、及主參數進行了分析。分析發現該測量儀結構簡單緊湊、定位準確、操作簡便、測量精度高，適用于測量批量或大量生產的錐形件的內深。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.06.047