一種檔心距檢具的製作方法

2023-06-18 02:54:11

專利名稱：一種檔心距檢具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械加工技術領域，特別是在發動機曲軸加工過程中，用於檢測其檔心距的檢具。
背景技術：
在曲軸加工過程中，軸向尺寸是較難控制的項目之一。表現為精加工檔寬的側面餘量過小時，某些軸頸端面的加工尺寸達不到標準要求，產生廢品或不合格品；精加工檔寬的側面餘量過大時，造成精磨時砂輪圓角損壞，產生曲軸圓角與端面過渡處出現臺階，同時增加砂輪消耗，降低磨削效率。造成以上現象的主要原因為熱處理變形、粗加工檔寬不穩定、軸向尺寸鏈複雜等。 通常，熱處理變形總是難免的；粗加工檔寬不穩定主要由刀具設備等因素決定，也不可能全部消除。但檔寬偏磨、軸向尺寸鏈複雜是可以優化的。目前，國內外曲軸加工的檢測方法均是檢測曲軸止推面至被測軸頸一個側面(因產品圖均是這樣標註的)。該檢測方法存在以下蔽端1、產生檔寬偏磨，影響曲軸加工質量和降低砂輪使用壽命。如圖7 (以刀具磨損為例)所示，在現有的批量生產粗加工中，均是採用成型刀具加工檔寬，將軸頸檔寬的兩側面一次性加工出來。而傳統工藝檢測僅檢測一個側面的軸向尺寸(圖7中L)，另一側面的軸向位置完全由檔寬尺寸來保證，檔寬好則好，檔寬不好，未被檢測的一個側面要麼沒有餘量無法加工，產生不合格品和廢品，要麼加工餘量太大產生檔寬偏磨，使砂輪提前失效。而在進行某個檔位軸向尺寸的加工和檢測時，軸向位置應當由該軸頸的兩個側面來決定，檢測軸向尺寸應當以軸頸檔寬中心線的軸向尺寸(圖7中L』)為準，只有這樣才能代表兩個側面的軸向位置。2、工藝尺寸鏈複雜如圖8所示，傳統的加工工藝一般都是按圖8中的軸線上部尺寸鏈所示的方式檢測軸向尺寸的。採用這種標註方法，只要哪一個軸頸被加工，必然產生一個新的軸向尺寸。 曲軸在實際加工過程中，各個軸頸都是分批加工的，因此，有一系列相差甚微的軸向尺寸要被加工、檢測，調整工具機時必須進行尺寸計算和轉換，加工起來很複雜。如圖8上部分尺寸， 一種4缸曲軸的軸向尺寸就達14個小數尺寸，很難記憶，在編制工藝、使用工藝、檢測軸向尺寸、進行上下道工序間工具機調整、糾正不合格品時很難記憶、換算、容易弄錯。同時在對兩個方向相反的尺寸進行加工餘量調整時很容易搞反。而以檢測檔心距方法(如圖8軸線下部尺寸鏈所示的方式)來控制曲軸加工是比較科學的一種加工工藝方案，但目前無有效的檢具付諸實施。
發明內容為克服現有技術的不足，本實用新型的發明的在於提供一種檔心距檢具，通過採用檔心距檢具檢測軸頸檔寬中心線的軸向尺寸，以實現簡化加工中的尺寸鏈，改變檔寬偏磨，提高曲軸加工精度的目的。為實現上述目的，本實用新型的技術方案是曲軸通過左頂尖部分和右頂尖部分支撐，中心線與滑車運動方向平行，滑車通過兩根直線軌道與平板相聯，平板的下部裝有平板架，以保持平板水平，光柵尺位移傳感器數顯系統的定尺固定在平板上，方向平行於滑車運動方向，動尺與滑車相連，其特徵在於檔心檢測部分固定在滑車上，高度與曲軸中心線等高，檔心檢測部分的位置數值通過數顯顯示屏顯示，這樣，滑車及檔心檢測部分可在平板上沿直線軌道作水平直線運動，檔心檢測部分的位置時刻與光柵尺位移傳感器數顯系統的顯示數值保持了一一對應關係，通過數顯顯示屏將其數值顯示出來。所述檔心檢測部分的滑座通過4個螺栓、2個定位銷與滑車緊固相連，耐磨襯板通過2個螺栓與滑座緊固相連，與滑套組成的配合為精密級滑動配合，蓋板通過6個螺栓與滑座緊固相連，與滑套組成的配合為小間隙滑動配合，滑套以滑動配合方式安裝在由蓋板、襯板、滑座組成的矩形方孔中；滑套的右端裝有大手柄，通過強力膠固定；端部為帶對稱斜面的滑杆裝在滑套的矩形通孔內，為精密級滑動配合，滑杆中心線垂直於直線軌道，滑杆的右端以過渡配合裝有小手柄，由圓柱銷過渡配合連接，小手柄與滑套間裝有壓簧，大手柄與小手柄內裝有內六角螺栓，通過鎖緊螺母鎖緊，內六角螺栓與小手柄固定連接，與大手柄滑動連接；滑套左端的開口槽內分別裝有2個可轉動的搖臂，分別由1個圓柱銷小間隙配合連接，兩個搖臂頭部分別通過緊配合方式裝有用於測量時與軸頸檔寬的兩側面接觸的測頭， 測頭頭部為半球球面，兩個搖臂之間通過小拉簧連接，兩個搖臂內側面的球形凸臺分別與滑杆的兩斜面接觸，在小拉簧拉力的作用下，兩個搖臂的半圓弧凸起時刻與滑杆前端的兩個對稱斜面接觸。這樣，檔心檢測部分在測量時總能保證對準每個軸頸檔寬的中心線。本實用新型的操作機構為大手柄和小手柄。大手柄操縱著滑套及滑套上面的零件相對於滑座作前後滑動，以便能使滑套進入檔寬檢測和退出檔寬後作左右移動；小手柄操縱著滑杆與滑套之間的相對運動，滑杆通過前端斜面，控制著兩個搖臂轉動，從而達到控制測頭測量或不測量的目的。測量時，小手柄向前推並維持到讀數完畢止，不測量時，鬆開手柄即可。限位機構為大手柄、小手柄、內六角螺栓、鎖緊螺母。通過鎖緊螺母的厚度控制滑杆向前推進的極限位置，也就決定了所測量的最大檔寬寬度；通過內六角螺栓調節滑杆向後的極限位置，一般調至兩個測頭不凸出滑套兩側面即可。檔心檢測部分的測量原理滑杆可以在滑套中滑動，行程為(Td (如圖3、圖4)；兩個搖臂、兩個測頭的尺寸相同、安裝對稱。因搖臂在小拉簧的作用下總是緊靠在滑杆的兩個對稱的斜面上，故兩個測頭的測點寬度B (如圖4)也跟著滑杆行程的變化而變化，由Bi』(如圖5)，並且寬度B的中心線始終與滑杆的中心線重合。對圖6，可通過計算證明，在搖臂與滑杆的斜面相接觸的範圍內等式1 :B/2=h/2+r2+b * sin (A-D)等式 2:L=a * cosD-rl * sinC+ (h/2- rl * cosC-a * sinD) /tgC式中D為自變量，B、L為因變量，其餘為常量。等式1說明B/2與D具有一一對應關係；等式2說明L與D具有一一對應關係且D=D』，綜合等式1和2可以導出，B/2=B』/2。這就保證了對於不同檔寬的測量，滑杆的中心線就代表了檔寬的中心線，這就是該檔心距檢具設計的依據。本實用新型通過採用檔心距檢具，檢測代表兩個側面的軸向位置的軸頸檔寬中心線的軸向尺寸，粗、精加工時調整工具機使軸頸檔寬中心線值與標準數值一致，這樣，不管檔寬怎樣變化，兩邊的餘量總是均勻的，避免了檔寬偏磨，並使得工藝尺寸鏈簡化。本實用新型與現有技術相比，具有以下優點1、可有效提高砂輪輪使用壽命。在曲軸磨削中，80%以上的砂輪不是磨曲軸磨掉的，而是用金剛刀修整掉的。因為曲軸磨削時砂輪失效的主要原因是砂輪圓角與側面過渡處變鈍或損壞，一旦變鈍或損壞， 就不得不將同一水平線上的好的部分砂輪修整掉。因此，在工藝上應儘可能減小磨前軸頸側面的餘量，以提高砂輪利用率和磨削效率。本實用新型可檢測出粗、精加工檔寬中心線的軸向尺寸，調整工具機時，粗、精加工均按此尺寸加工、磨削，這樣，不管檔寬怎樣變化，兩邊的餘量總是均勻的，避免了檔寬偏磨時大餘量一側損壞砂輪圓角。如圖7中(L』+B新刀/2)比(L+B新刀)的變差減小了 T/2，意味著在相同的情況下，可以減小檔寬餘量T/2，適當降低砂輪損耗和提高磨削效率。一般曲軸 (除特大和特小的)的粗加工檔寬變差一般在0. Γ0. 5毫米之間(由設備檔次決定)，若按平均0. 3毫米算，則可減少粗加工檔寬餘量0. 15毫米；一般曲軸的檔寬磨削餘量在0. 2^0. 6 毫米之間，因此，能夠減小0. 15毫米餘量，將是有助於提高砂輪壽命的。2、簡化了工藝尺寸鏈。本實用新型檢測方法的改變，使得工藝尺寸鏈簡化。圖8為某四缸機曲軸四道工序的兩種檢測方法的工藝尺寸鏈的比較。下部分的檔心距檢測尺寸鏈，僅7個尺寸、4個整倍數尺寸數值，不論是粗加工、半精加工、精加工，都只有這4個尺寸數值，既便於記憶、一目了然，又不至於調整時弄錯方向，同時，與現代數顯類的工具機得到完美統一。因此，工藝得到簡化、加工變得方便。3、本實用新型檢測範圍大，檢測精度高，響應速度快，操作方便快捷，記錄簡化，可有效提高加工質量及生產效率。

圖1是本實用新型的系統簡圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3圖1中檔心檢測部分1的結構圖；圖4是圖3的俯視圖；圖5是圖4中序號為27、觀、29、30部分結構放大圖；圖6為檔心檢測部分的測量原理說明圖；圖7為傳統檢測方法與本實用新型的對照圖；圖8為傳統檢測尺寸與本實用新型的對照圖。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，為本實用新型總體布置(含安裝要求)。檔心檢測部分1通過螺栓連接、定位銷固定在滑車2上；在測量時總能保證對準每個軸頸檔寬的中心線，並且垂直於曲軸6主頸中心線，垂直度應控制0. 008/100mm以內；滑車2通過兩根直線軌道3 (或稱直線軸承)與檢具臺平板4相聯，按零間隙調整， 保證滑車2及檔心檢測部分1可在平板4上沿直線軌道3作水平直線運動，與平板4的平行度在全長上為0. 05mm ；光柵尺位移傳感器數顯系統5的定尺固定在平板4上，方向平行於滑車2運動方向，其水平和垂直方向的平行度控制在0. 05mm，動尺通過螺栓與滑車2相連，安裝動尺時應符合數顯尺相應安裝要求。這樣，檔心檢測部分1的位置時刻與光柵尺位移傳感器數顯系統5的數值保持了一一對應關係，通過數顯顯示屏7將其數值顯示出來；曲軸6通過左頂尖部分9 (固定式)和右頂尖部分8 (帶手輪、可伸縮行程100毫米)支撐，曲軸6中心線與滑車2運動方向平行，通過芯棒打表，兩個方向平行度應控制在 0. 03 ；高度與檔心檢測部分1等高，公差士0. 5mm ；平板架10用於支撐平板4，保持平板4水平，高度以便於操作即可。如圖3、圖4、圖5、圖6所示，為檔心檢測部分的具體結構。滑座17通過4個螺栓 22、2個定位銷23與滑車緊固相連；滑杆19中心線垂直於曲軸中心線；兩塊耐磨襯板沈分別通過2個螺栓25與滑座17緊固相連，與滑套21組成的配合為精密級滑動配合，間隙0. 003、. 008mm, 二者的表面硬度應在HRC55以上，以保證其使用壽命，可採用配磨加工而成，滑座17與滑套21間隙若超過0. 008，須重做襯塊配研；蓋板11 通過6個螺栓M與滑座17緊固相連，蓋板11與滑套21組成的配合間隙為0. 0Γ0. 03mm。 這樣，滑套21以滑動配合方式安裝在由蓋板11、2塊襯板沈、滑座17的面12組成的矩形孔中；滑套21的右端裝有大手柄13，通過強力膠固定；端部為帶對稱斜面的滑杆19以滑動配合方式安裝在滑套21的矩形通孔內，為精密級滑動配合，間隙為0. 003、. 008mm,間隙過大將直接影響檢具的重複精度，並且二者的表面硬度應在HRC55以上，滑杆19兩斜面的硬度須在HRC60以上，粗糙度應在RaO. 2以下， 以保證其使用壽命；滑杆19兩斜面必須光滑，RaO. 2以內，若有拉傷或過度磨損必須研磨修復；滑杆19的右端以過渡配合裝有小手柄16，由圓柱銷18過渡配合連接；小手柄16與滑套21間裝有壓簧20，小手柄16上裝有內六角螺栓14，通過鎖緊螺母15鎖緊；滑套21左端的開口槽內分別裝有2個可轉動的搖臂28，由2個圓柱銷27小間隙配合連接，搖臂28與開口槽的間隙為0. 05、. 1mm，搖臂28的硬度應控制在HRC3(T35，過高會損壞滑杆斜面，過低會影響其剛性；兩個搖臂觀頭部通過緊配合的方式分別裝有測頭四，測頭四用於測量時與軸頸檔寬的兩側面接觸，測頭頭部為半球球面，測頭四的硬度需在HRC58以上，並且其半球面需要研磨成形，以保證其耐磨性和形狀精度；兩個搖臂觀之間通過小拉簧30連接，在小拉簧30拉力的作用下，兩個搖臂觀的半圓凸起弧時刻與滑杆19 前端的兩個對稱斜面接觸，兩個搖臂觀的半圓凸起磨損量小於0. 15 mm不必更換。為實現本實用新型的檔心檢測功能，必須設置操作機構、限位機構。操作機構為大手柄13和小手柄16。大手柄13操縱著滑套21及其上面的零件相對於滑座17作前後滑動，以便能使滑套21進入檔寬檢測和退出檔寬後作左右移動；小手柄 16操縱著滑杆19與滑套21之間的相對運動，滑杆19通過前端斜面，控制著兩個搖臂觀向內或外轉動，從而達到控制測頭四測量或不測量的目的。測量時，小手柄向前推並維持到讀數完畢止，不測量時，鬆開手柄即可。限位機構為大手柄13、小手柄16、內六角螺栓14、鎖緊螺母15。通過鎖緊螺母15 的厚度控制滑杆19向前推進的極限位置，也就決定了所測量的最大檔寬寬度；通過內六角螺栓14調節滑杆19向後的極限位置，一般調至兩個測頭四不凸出滑套21兩側面即可。本實用新型潤滑方式滑套21與滑杆19採用每3個月抽出滑杆滴注一次30號機械油，滑座17與滑套21每周滴注一次30號機械油在滑套21上面並來回5次即可。本實用新型檢測曲軸的重複性誤差應小於或等於0. 02毫米。本實用新型設計原理(如圖6)滑杆21可以在滑套中滑動，行程為0 d ；兩個搖臂觀、兩個測頭四的尺寸相同、安裝對稱。因搖臂觀在彈簧30的作用下總是緊靠在滑杆19 的兩個對稱的斜面上，故兩個測頭四的測點寬度B也跟著滑杆19行程的變化而變化，由 Bi』，並且寬度B的中心線始終與滑杆19的中心線重合。可通過計算證明，在搖臂觀與滑杆19的斜面相接觸的範圍內等式1 :B/2=h/2+r2+b * sin (A-D)等式 2:L=a * cosD-rl * sinC+ (h/2- rl * cosC-a * sinD) /tgC式中D為自變量，B、L為因變量，其餘為常量。等式1說明B/2與D具有一一對應關係；等式2說明L與D具有一一對應關係且D=D』，綜合等式1和2可以導出，B/2=B』 /2。這就保證了對於不同檔寬的測量，滑杆19 的中心線就代表了檔寬的中心線，這就是該檔心距檢具設計的依據。本實用新型檢測操作步驟如下A 裝上曲軸6，將曲軸中心孔對準兩頂尖，用合適的力度頂緊頂尖；B 打開光柵尺位移傳感器數顯系統5的電源開關，觀察數顯顯示屏7顯示正常；C 向後拉動大手柄13，保證滑套21頭部碰不到曲軸6為原則，移動滑車2至曲軸止推檔；D 推進大手柄13至滑套21頭部與該軸頸外圓接觸；E 向前推進小手柄16，帶動滑杆19向前推進，滑杆19的兩斜面便帶動兩個搖臂 28同時向外擴張，此時，測頭四必與檔寬的某個側面接觸並產生推力，迫使滑車2沿著直線軌道3移動，當兩個測頭四都接觸到軸頸兩個側面時，說明該軸頸檔寬中心線與滑杆19中心線已重合，此時，滑車2兩側的受力相等，滑車2已定好位置無法移動，此時，按下數顯顯示屏7上清零開關，屏幕顯示數值為0 ；F 鬆開小手柄16，在壓簧20的推力作用下，滑杆19相對滑套21向後滑動，兩搖臂觀在小拉簧30的作用下同時向內收回，兩測頭四脫離與軸頸側面接觸。當滑杆19滑至內六角螺栓14與大手柄13沉孔臺面的距離為0時，滑杆19已退回原位，同時，兩個測頭四也已退至滑套21的兩側面以內。最後，拉回大手柄13至適當位置，以保證在下一步移動滑車2時不碰到曲軸為原則即可。將滑車2移動至下一個要測量的軸頸位置。G 依次按步驟C、D、E進行，當操作完「滑車2已定好位置無法移動」車時，不再進行清零操作，而是從數顯顯示屏7上讀數，記錄數值。此時的數值即為止推檔中心至該檔檔寬中心的軸向距離；然後再進行步驟F的操作。H:重複按步驟G進行，依次測量出各檔中心線至止推檔中心線的軸向尺寸，測量完畢與各標準值對比，可知曲軸軸向寸是否合格，卸下曲軸6。
權利要求1.一種檔心距檢具，曲軸(6)通過左頂尖部分(9)和右頂尖部分(8)支撐，中心線與滑車(2)運動方向平行，滑車(2)通過兩根直線軌道(3)與平板(4)相聯，平板(4)的下部裝有平板架(10)，光柵尺位移傳感器數顯系統(5)的定尺固定在平板(4)上，方向平行於滑車 (2)運動方向，動尺與滑車(2)相連，其特徵在於檔心檢測部分(1)固定在滑車(2)上，高度與曲軸(6)中心線等高，檔心檢測部分(1)的位置數值通過數顯顯示屏(7)顯示。
2.根據權利要求1所述的一種檔心距檢具，其特徵在於所述檔心檢測部分(1)的滑座 (17)通過螺栓(22)、定位銷(23)與滑車(2)緊固相連，耐磨襯板(26)通過螺栓(25)與滑座(17)緊固相連，蓋板(11)通過螺栓(24)與滑座(17)緊固相連，滑套(21)以滑動配合方式安裝在由蓋板(11)、襯板(26)、滑座(17)組成的矩形方孔中；滑套(21)的右端裝有大手柄(13);端部為帶對稱斜面的滑杆(19)裝在滑套(21)的矩形通孔內，滑杆(19)中心線垂直於直線軌道(3)，滑杆(19)的右端裝有小手柄(16)，由圓柱銷(18)連接，小手柄(16)與滑套(21)間裝有壓簧(20)，大手柄(13)與小手柄(16)內裝有內六角螺栓(14)，通過鎖緊螺母(15)鎖緊，內六角螺栓(14)與小手柄(16)固定連接，與大手柄(13)滑動連接；滑套(21) 左端的開口槽內分別裝有2個可轉動的搖臂(28)，分別由圓柱銷(27)連接，兩個搖臂(28) 頭部分別裝有用於測量時與軸頸檔寬的兩側面接觸的測頭(29)，測頭頭部為半球球面，兩個搖臂(28)之間通過小拉簧(30)連接，兩個搖臂(28)內側面的球形凸臺分別與滑杆(19) 的兩斜面接觸。
專利摘要一種檔心距檢具，用於發動機曲軸加工的檔心距檢測。曲軸通過頂尖支撐，滑車通過兩根直線軌道與平板相聯，平板下部裝有平板架，光柵尺位移傳感器數顯系統的定尺固定在平板上，動尺與滑車相連，檔心檢測部分固定在滑車上，檔心檢測部分的位置數值通過數顯顯示屏顯示。本實用新型通過採用檔心距檢具，檢測代表兩個側面的軸向位置的軸頸檔寬中心線的軸向尺寸，粗、精加工時調整工具機使軸頸檔寬中心線值與標準數值一致，不管檔寬怎樣變化，兩邊的餘量總是均勻的，避免了檔寬偏磨，可有效提高砂輪使用壽命，並使得工藝尺寸鏈簡化，檢測範圍大，檢測精度高，響應速度快，操作方便快捷，記錄簡化，可有效提高加工質量及生產效率。
文檔編號G01B11/14GK201964877SQ201120075620
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者肖儉才, 陳立新 申請人:襄樊福達東康曲軸有限公司