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1、检测连杆的直径，中心距：连杆两轴线平行度 误差，扭曲误差连杆两端孔轴线平行度自动检测系统设计的背景与意义这里所说的机械工业中的在线检测系统，从狭义上来说，是指在机械加工生 产线上，加入某环节，以便对加工中的某些参数或工况进行检测。在线检测包括 检测与控制，也就是说在生产线上应用各种传感器，对生产产品的某些参数进行 实时监测，将分析处理测量结果所获得的信息，与预先设定的参数进行比较，然 后根据误差信号作出工艺决策（如报警、停车、反馈调节等）。以保证产品的质 量或使生产处于最佳状态下进行。连杆是发动机的关键零件之一，它的质量直接影响着发动机的工作性能和使 用寿命，因此对其有很高的尺寸和形位精度的要
2、求。本文介绍了连杆测量从传统 的分项检测方法到用计算机辅助的综合测量方法的发展过程，并简述了每种方法 相关装置的原理及其优缺点。关键词连杆几何参数形位精度测量方法1 引言连杆是发动机的主要零件之一，其大、小头孔的直径、圆柱度以及两孔轴线 的平行度等尺寸和形位精度将直接影响到发动机的工作性能和使用寿命。因此， 对其尺寸和形位精度都有很高的要求。连杆的生产过程是流水作业，产量很大， 因此在生产过程中进行质量控制就非常重要，生产中严格控制连杆的尺寸精度和 形状位置精度，可以提高产品质量，更好的实现互换性，并获得最佳的经济效益。 目前连杆检测方法大致有:a、传统分项检测;b，综合测量仪检测;c、其他的
3、方法检 测。在机械制造行业中，应用在线检测技术，会使社会经济效益增加，主要体现 在：（1）保证产品的质量。产品质量是生产者与用户共同关心的首要问题。根 据1993年统计数字表明：我国目前每年生产中废次品率高达5% 10%，如果 废次品率下降1%，即可为国家减少几十亿的损失。而在线检测可在生产线上监 测产品生产过程的质量指标，把废品消灭在萌芽状态。在理想状态下，可以保证 合格品率达到100%。(2) 节约和降低成本，减少废品，减少材料消耗，减少次品返修率，都可 以节省材料、能源，降低了成本。(3) 提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。由于采用在线检测，可减少 停机和设备的调整时间，减少检测人员数
4、量，从而提高劳动生产率。在生产环 境恶劣的地方，在产品数量大的地方，应用在线检测可以大大减轻工人的劳动强 度。2.2连杆两端孔轴线平行度自动检测系统的设计思路对两孔轴线的平行度误差的测量可采用两种方法。第一种是采用三坐标测量 机测量，该方法使用的设备造价昂贵，它的量程一般要比测量形位误差要求的量 程大得多。量程大，精度就不易保证，且测量前调整也不方便。因此开发高精度 形位误差检测系统十分必要。而第二种方法就是利用专门设计的高精度的两轴线 平行度误差检测系统来测量。它是集精密仪器、电子电路、计算机和误差补偿技 术等为一体的精密测量仪2. 1连杆平行度简单测量方法(I) 用千分表配合伸缩触头做成的
5、量仪，是一种简易的连杆孔平行度测量工具。 如图I所示，量具由伸缩触头、刚性测量杆、千分表及表架组成。量具的伸缩触 头跟千分表架在同一轴线上，并紧固在刚性测量杆上，所以刚性测量杆绕轴线旋 转，千分表也跟着转动，千分表上的最小读数就是连杆的最短距离。图1千分表法测呈连杆平行度谋范1 一伸缩触头;2 一刚性测量杆;3 一千分表及表架;4 一连杆这种方法测量范围及精度为:连杆小头孔径d -130mm,孔距L =780mm,测 量精度0.01 mm量具重复精度_ O.OOSmm。该设备不需辅助件，测量安全准确, 对测量场所无特殊要求。但是测量精度主要取决于被测连杆的精度。(2) 用心轴或心轴模拟测量两孔
6、的平行度如图 2 所示,在连杆两孔中心穿上心轴,用千分表测量连杆两孔和相互垂直 的两个方向上的平行度误差,基准轴线和被测轴线由心轴模拟。将基准心轴调整 到两端等高,测量两轴线在共面内的平行度,需使零件稍作摆动,当指示器出现 最大读数时,说明连杆己处于垂直位置。在被测心轴两端相距 Lz 的两个位置上 测得数值为从和峡。换算成被测孔长度的L，平行度误差为:从一从 L,1LZ。若 测量垂直于上述方向上的平行度,可使零件处于水平位置,用同样的方法测出心 轴两端的高度差。因为测量时心轴需要装卸,所以孔轴之间有间隙,测量精度较 低。圏2心轴ii测量连杆平行度误差(3) 连杆校正检测仪该校正检测仪由两部分组
7、成，检测台架和测量部分。检测台架部分包括底座、 顶针座组件、顶针和定位杆:测量部分包括测量表和测量棒。连杆校正检测仪主要用来同时校正检测连杆两孔两个方向的平行度，其结构 如图 3 所示。将待测连杆按要求插入测量棒 4 和 6装夹于检测仪，并使连杆轻 靠在定位杆 5 上。测量表 7 在正反向测得示值差即为连杆垂直方向平行度数值， 测量表 8 和 9 的示值差即为连杆水平方向的平行度数值。再与技术要求比较，若 不合格就兼顾水平和垂直两方向进行校正，在校正检测仪上直接校正检测直至合 格。这种方法的优点是结构简单，操作调整方便，装夹可靠，校正检测能同时完 成。图3校正检测仪的结构1 一底座；2顶针瘵：
8、3 顶针：仁6测量棒；5定位杆；7乩一下分友；io待测连杆(4) 连杆位置精度检验量规 位置量规是检验零件关联被测要素的实际轮廓是否超越规定的理想边界的 量规。位置量规具有测量部位和定位部位，测量部位即检测被测要素的部位，定位 部位是模拟体现基准要素的部位，同时还可以用于检验基准要素。量规测量部位 和定位部位的形状分别与零件的被测要素和基准要素的形状相对应，两者构成几 何偶件。该量规的测量部位、定位部位均为圆柱体。有时，量规还具有导向部位， 用于活动测量元件或定位元件。位置量规的结构有固定式和活动式两类，只有将 量规的测量部位做成活动的，才可测量一定尺寸范围内的所有零件。量规工作尺 寸的计算就
9、是确定各组成部位的极限尺寸。量规可以有同时检验和分别检验两种 情况。量规在检验平行度的同时还可检验基准孔的精度，也可以先用光滑极限量 规检验基准孔的精度，再用位置量规检验平行度。位置量规只能控制关联要素的作用尺寸在理想边界之内，不能测出零件的实 际尺寸和形位误差的具体数值。但是它能迅速准确的反映被测要素实际轮廓上定 形尺寸与形位公差的综合结果，保证零件装配时的互换性，因此其检验效率很高。 2. 2气动量仪平行度检测(1)传统的气动量仪测量 连杆两孔的平行度气动测量两孔在一个方向平行度的传统方法，需要有八个喷嘴 组成两组气路并接到两台量仪上，若要测量两个方向的平行度，则还需要在此方 向同样布置两
10、组气路。测量时，两量仪示值差的一半就是连杆两孔在长度L上的 平行度偏差。该量仪共需要布置八对喷嘴，共四台量仪。这种方法需要用校准件 或借助辅助装置对量仪校准，这样校准件或辅助装置的精度将影响测量结果。并 且该方法只能定性评定精度，不能定量评定误差大小、方向和位置。(2)比较测量法测量连杆两孔的平行度如图 4 所示，不用校准件，采用一台量仪，连杆翻面两次的比较测量方法， 比起传统气动测量方法显著简化，它只用一组气路和一台量仪，将两测轴做成可 旋转的，便可测各方向的平行度。图4比校测量法气动斌仪测量原理图5比较测量法动金仪测呈过程比较测量法气动量仪测量过程为:连杆先以 A 面定位，从量仪得到一个示
11、值， 然后翻转连杆以平面 B 定位，得到另一示值，两次读数差的一半就是两孔在长 度 L 上的平行度。由几何分析知，即使在 A 、 B 两面平行度偏差较大的情况下， 其对测量精度的影响也可以完全忽略。当工件以 A 面定位时，连杆两孔的位置 如图5实线所示，量仪示值反映间隙（S，十又十凡+凡）;翻转后工件以B面定位, 翻转后的孔位置如图5虚线所示，反映间隙（况+.）+（凡一AzHC凡+03）+（凡 一4）。若两孔轴线平行，则二A4, 3 = Oz，量仪示值仍然反映间隙（S, +SZ +S, +S4）;若两孔轴线不平行，则量仪两次示值差为（, 一A2+，;）.2. 3连杆大、小头孔径及中心距的测量连
12、杆大、小头孔径及中心距的测量的方法的定位、测量原理如图6所示。这 种方法主要用于连杆生产线中的工序间检测，其测量的定位基准是底面和大、小 头孔。底面定位采用4个6小圆柱的上平面A, A2, A3, A4前后各2个。两孔 定位则以大、小头内孔圆柱面定位，设计中采用了夹角为900的二钢球定位，类 似于工件外圆表面通过 V 形块定位。当两组钢球对向夹紧时，有自动定心作用 使被测连杆的大、小头孔中心线稳定地处于两组钢球的对称线上。把4个球形测头布置在与中心线相一致的大、小头孔直径方向，每个测头又与一个独立的电感 位移传感器相连，通过组合它们的输出信号就能求出大头孔径、小头孔径和两孔 中心距。图中 D, d 表示被测件的大头孔径和小头孔径。设自左至右 4 组测量信 号分别为T, , TZ , T3 , Tq贝U大头孔径D、小头孔径d和两孔中心距L可用下 列公式求出:4眉L二罠+人_丫厂丁2图召连杆孔桧园中心距测最的方法的宦位、测赴原理该装置的测量误差主要来自于检测仪表的示值误差，标准件的制造公差及由定位精度的影响。测量误差:大、小头孔径误差v_ 4.6Eun,中心距误差8.32m。
