對比測量法在機械制造檢測中的應用

鄧書雄

摘 要：文章提出了對比測量法在氣缸頭檢測中的應用方法。重點討論對比測量法的測量原理、方法，并結合兩個實例，介紹了該方法在檢測工件尺寸過程中的設計原理及詳細的操作過程。

關鍵詞：對比測量；檢驗；百分表；空間某點

中圖分類號：TD52 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）24-0067-03

在機械制造加工行業，產品零件加工成形后，其外形尺寸是否符合設計圖樣或工藝文件的技術要求，需要使用適當的測量器具，按照適當的測量方法進行測量或檢驗來加以判斷。產品零件或工序零件檢測的方法和原理根據行業的不同而有所差異，但在各個工業領域的機械加工企業中，工藝工程師都在考慮的一個問題就是如何使用快捷、精確的測量方法對加工出的工件上某些關鍵尺寸進行測量，判斷產品零件是否符合產品的設計要求或工藝要求。

1 機械產品測量基本方法和和原理

測量（Measurement）是將被測對象與一個復現測量單位的標準進行比較，進而確定被測對象量值的過程。例如，對某一被測長度，用mm作單位進行比較，得到測量值為18 mm，它是測量單位的倍數。

測量方法按照測量時的比較方式，可將其分為絕對測量和對比測量兩類方法。絕對測量法是指被測量的整個數量可以直接從測量器具的讀數裝置上獲得。例如利用外徑千分尺和游標卡尺進行軸的直徑測量。而對比測量法（亦稱比較量法，compare measurement）則指在測量器具的讀數裝置上讀得的是被測量對于標準量的偏差值。如使用比較儀將軸的直徑與量塊進行比較測量的方法即是對比測量法。

在多數機械加工企業中，最普遍采用的測量方法是絕對測量法，其方法和使用技巧都比較成熟。因此，本文將結合生產實踐中實例，重點對對比測量法的運用進行詳細探討，以供相關行業人士參考。

2 對比測量方法應用實例

對比測量方法使用靈活，多用于常規的絕對測量法不易進行測量的零件尺寸的檢驗和測量。通常在使用對比測量法進行產品尺寸質量檢驗時，要根據零件的結構形狀和尺寸特點選擇合理的具體測量方法，并使用相應的測量量規和輔具進行測量。本文將根據生產實際情況，對制造企業中常見的兩類待測尺寸，結合實例進行詳細闡述：

①產品上某一點（面）與產品外某空間點（面）間的尺寸測量；

②產品內部幾個關鍵點（面）間有嚴格的相互位置要求的尺寸測量。

2.1 產品表面與產品外某空間位置尺寸測量

以制造加工企業中工藝和檢測難度均比較大的摩托車用缸頭零件為檢測對象，對零件上某待測面距產品形外某空間基準點的尺寸利用對比測量法進行測量。 缸頭A尺寸示圖，如圖1所示。

如圖1，該已加工零件為一款女裝摩托車發動機上裝配需用的氣缸頭（此處簡稱缸頭A）。圖上標注的尺寸26.1 mm為進氣閥座底孔深度基本尺寸。該尺寸位置精度要求較高，必須進行嚴格的尺寸檢驗。因該尺寸的基準是空間上某點，如果用普通的量具不可能直接測量讀取其尺寸值。因此根據對比測量法原理，設計出相應檢測量具進行檢測，其原理方法，如圖2所示。

圖2中（a）中高度塊為標準高度基準塊。（b）圖為測量時的簡單原理圖，測量所得數值通過百分表來讀取。其圖示用的三角狀量塊為量具的另一重要零件，使用過程中要求將其置于缸頭A上相應位置，并保證其斜表面與被測面保持平行，如果工件加工成形后正好在要求的尺寸點上，則此時三角狀量塊表面與被測面間距離等于高度塊高度。

此對比測量過程方法簡單，操作便捷。先如圖2（a）示，在高度塊上對零百分表；然后如圖2（b），當百分表測頭和被測表面接觸后，使用百分表觀察表針的擺動幅度與指向進行尺寸判定：

①當百分表表針相對零位無角度偏轉時，說明被測表面與設計尺寸要求相同；

②當百分表表針順時針擺動并超出零位a個刻度（每個刻度0.01 mm），說明被測表面被測實際尺寸小于設計要求零位0.0a mm，如a=3時，實際測得尺寸值為26.1 mm-0.03 mm=26.07 mm；

③當百分表表針逆時針擺動并超出零位b個刻度，說明被測表面被測實際尺寸大于設計要求零位0.0 bmm， 如b=2時，實際測得尺寸值為26.1 mm+0.02 mm=26.12 mm。

當然，被測尺寸合格與否，則需根據產品設計公差而定。前述內容均是基于基本尺寸展開論述的。

2.2 產品上兩關鍵表面位置相對尺寸測量

某另一類型發動機缸頭（此處簡稱缸頭B），及其關鍵尺寸要求，如圖3所示。

圖中A面相對零基準距離為25 mm，B面要以A面為尺寸基準，距離為63 mm，且不超出63.2 mm。對此尺寸的測量，使用對比測量法最為快捷、方便。其測量方法，如圖4所示。

上圖中，量具最重要的幾部分分別是高度塊、測量棒1、測量棒2、量具體。通過量具體對工件實行裝夾、定位，量具體上表面為測量時的基準面。該產品的A、B面的尺寸對比測量過程為：

2.2.1 A面尺寸測量

測量時先如圖（a）將百分在高度塊上對零百分表，然后將百分表體置于圖（b）中量棒1上端面，觀察指針擺動值。由于A面尺寸公差為±0.1 mm，所以當百分表指針擺動幅值在順時針和逆時針方向均不超過0.1 mm時，即可判斷A面尺寸合格。一般百分表指針擺動規律是順時針表明測頭向上移動超出對零點時的位置，在這里就表示被測的A面與基準的距離小于基本尺寸了，如指針逆時針擺動表明情況相反。如指針順時針擺動了0.05 mm，表示被測A面距基準距離小于基本尺寸0.05 mm，即比25 mm小0.05 mm，結果為24.95 mm。當然也可根據各項設計尺寸的實際值，如高度塊、測量棒等的實際值與表針的擺動量計算出被測的尺寸實際值。

舉個例子來計算一下：假如高度塊、量棒1、量棒2實際值正好為10 mm、145 mm、82 mm，將缸頭裝夾到量具體上，缸頭上尺寸基準到量具體上基準面距離正好是110 mm。將百分表在高度塊上對零后，再測量量棒1上表面引起指針順時針擺動0.05 mm，圖（b）中的（10）mm就變為（10+0.05）mm了。

此時被測面距缸頭尺寸基準的距離即為：（145-110-（10+0.05）） mm=24.95 mm。與直接讀取的數值相同，這也說明了對比測量方法的讀取數量的便捷性和測量結果的準確性。這里有一個要求就是量具上各零部件的設計精度與制造精度要滿足使用要求。

2.2.2 B面尺寸測量

當檢測完A面后，以測量棒1上端面為基準進行百分表對零，再將百分表置于測量棒2上端面進行B面的尺寸檢測。根據B面公差值，當表針順時針擺動不超過0.2 mm時，即表示B面尺寸合格，如指針順時針擺動了0.05 mm，就表明被測實際值為63.05 mm。倘若出現逆時針擺動，則產品B面加工不合格。

3 結 語

本文以實際生產中兩個復雜缸頭零件的尺寸檢測為例，對相對檢測法在機械產品加工中的應用進行詳細而全面的論述。對比測量法原理簡單，可用于各種類型的產品的工序件和最終產品的尺寸檢測。但使用過程中需要根據具體零件狀態和待測尺寸特點，靈活選用或設計所需量具、輔具。

和直接測量方法相比，利用對比測量方法的原理設計的量輔具操作簡單、快捷方便。尤其在批量生產中，該測量方法可以極大的提高零件檢測效率、節約勞動成本，保證加工過程中產品尺寸的穩定性和可靠性，測量結果能充分滿足產品設計和使用要求，從而極大的提高產品生產效率。對比測量方法在缸頭零件加工過程中的長期應用實踐表明，該法測量結果可靠、產品質量穩定，對相似產品的加工檢驗有極大的借鑒意義，值得推廣應用。

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