測(cè)量制冷壓縮機(jī)活塞銷孔軸線對(duì)活塞軸線垂直度檢具的設(shè)計(jì)

周 勇

（1.南京工程學(xué)院，江蘇 南京 211167；2.南京聚星機(jī)械裝備股份有限公司，江蘇 南京 211100）

1 問題的提出

活塞是制冷壓縮機(jī)中關(guān)鍵零件之一。該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但加工精度要求高，特別是銷孔，銷孔對(duì)于活塞外圓垂直度與對(duì)稱度，其檢測(cè)難度較大，活塞銷孔的形狀、位置及其誤差至關(guān)重要。若銷孔軸線與活塞軸線不垂直，將引起活塞在氣缸中偏斜，活塞局部磨損加劇活塞裙部低端與平衡重發(fā)生干涉。如果銷孔軸線與活塞軸線的偏心位置因加工而處于相反方向，則將加大作功行程中活塞側(cè)面所受壓力。有此可見，加工質(zhì)量與檢測(cè)測(cè)量值的準(zhǔn)確將直接影響壓縮機(jī)的使用壽命，制冷功效，其功率損耗大，浪費(fèi)能源，達(dá)不到節(jié)能減排效果。為了適應(yīng)大批量和多品種活塞銷孔軸線與活塞軸線的檢測(cè)，我們對(duì)原有檢具進(jìn)行了改進(jìn)，快速、準(zhǔn)確地測(cè)量出活塞銷孔軸線對(duì)外圓軸線垂直度，對(duì)稱度，提高效率。

2 設(shè)計(jì)原理與檢具結(jié)構(gòu)

（1）測(cè)量設(shè)計(jì)原理。活塞銷孔與活塞軸線的垂直度是最常見的軸線之間的垂直度，為了測(cè)量方便可將基準(zhǔn)和測(cè)軸線都用心軸來(lái)體現(xiàn)，并將體現(xiàn)被測(cè)要素的心軸到與測(cè)量基準(zhǔn)成安置平行的位置，這就是把垂直度的測(cè)量轉(zhuǎn)化為平行度的測(cè)量。

活塞銷孔加工時(shí)，用活塞外圓作定位基準(zhǔn)，檢測(cè)時(shí)，用V型塊其活塞外圓緊貼在V型塊上，使檢測(cè)與加工的定位基準(zhǔn)重合，減少測(cè)量誤差。

測(cè)量時(shí)，V型塊約束活塞在圓周運(yùn)動(dòng)的不定度，調(diào)節(jié)螺桿約束活塞軸向運(yùn)動(dòng)的不定度，將活塞裝上與銷孔無(wú)間隙配合的芯軸，使活塞外圓與V型塊接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)活塞使活塞上芯棒左右擺動(dòng)，使得延伸出的芯軸兩端與兩個(gè)千分表接觸，此時(shí)千分表只能反映活塞銷孔與活塞軸線水平方向的讀數(shù)值。表上兩個(gè)最大讀數(shù)M 1與M 2，求出兩表測(cè)量讀出的最大讀數(shù)之差絕對(duì)值，即|M 1-M 2|就是該活塞在此檢具上測(cè)量的活塞銷孔與活塞軸線的垂直度。

為了保證測(cè)量的高精度、高效率及高可靠性，采用了比較測(cè)量原理實(shí)現(xiàn)活塞銷孔與活塞軸線的垂直度的檢測(cè)。即先用標(biāo)準(zhǔn)件校零，實(shí)際測(cè)量時(shí)只需測(cè)出相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件尺寸的微小位移值即可?？s小了測(cè)量范圍，提高了測(cè)量精度。

圖1 活塞零件圖

（2）確定計(jì)算尺寸。根據(jù)活塞零件圖示（見圖1），活塞銷孔與活塞軸線的垂直度為0.04/104，活塞外徑為Φd。心軸的測(cè)量長(zhǎng)度為L(zhǎng)=104＋Φd，當(dāng)Φd=25即測(cè)量芯棒兩端千分表的距離為L(zhǎng)=104＋Φd=104＋Φ25=129，此時(shí)|M 1-M 2|絕對(duì)值必需小于0.04。

（2）設(shè)計(jì)檢具結(jié)構(gòu)（見圖2）。檢具由1.千分表，2.鎖緊螺釘、3.表架、4.V型塊、5.調(diào)節(jié)螺桿、6.滑塊鎖緊螺釘、7.滑塊、8.導(dǎo)柱、9.鍵塊、10.活塞、11.測(cè)量芯棒與標(biāo)準(zhǔn)量具等組成。

圖2 檢測(cè)結(jié)構(gòu)圖

為了檢測(cè)多品種活塞方便，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為可調(diào)式，通過移動(dòng)導(dǎo)柱上的表架，調(diào)節(jié)固定在表架上的千分表的左右位置，并可用鎖緊螺釘鎖緊表架，通過滑塊還可以調(diào)節(jié)千分表前后位置，并可用滑塊鎖緊螺釘固定，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺桿位置可以確定活塞上下位置。通過上述調(diào)節(jié)，可以調(diào)整到準(zhǔn)確測(cè)量活塞銷孔芯棒的位置，從而保證測(cè)量的準(zhǔn)確性

3 測(cè)量過程

先將各零件按圖示結(jié)構(gòu)安裝好，根據(jù)計(jì)算尺寸，調(diào)整測(cè)量芯棒兩端千分表的距離為L(zhǎng)=129，把兩千分表固定住，然后用標(biāo)準(zhǔn)外圓插入標(biāo)準(zhǔn)芯軸標(biāo)準(zhǔn)量具的進(jìn)行校正，及將標(biāo)準(zhǔn)外圓面緊貼著V型塊,頂部頂住螺桿，拉住千分表表?xiàng)U，觀察千分表指針是否旋轉(zhuǎn)半圈，并將千分表指針調(diào)到零位。

測(cè)量時(shí)，將活塞裝上與銷孔無(wú)間隙配合的芯軸，手用力均勻并朝一個(gè)方向，使活塞外圓與V型塊接觸，活塞頂部與調(diào)節(jié)螺桿端面接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)活塞使活塞上芯棒左右擺動(dòng)，使得兩個(gè)千分表上讀出兩個(gè)最大讀數(shù)。

在實(shí)際使用中，采用了比較測(cè)量原理實(shí)現(xiàn)活塞銷孔與活塞軸線的垂直度的檢測(cè)。其檢測(cè)快速、便捷。用標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)比測(cè)量時(shí)只需將標(biāo)準(zhǔn)件推入測(cè)量，將測(cè)量的千分表校零，再將待測(cè)量的活塞插入心軸，按同樣的方法推入測(cè)量，測(cè)量時(shí)只需測(cè)出相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件尺寸的微小位移值即可?？s小了測(cè)量范圍，提高了測(cè)量精度，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)。其效果良好，復(fù)位精度高，重復(fù)測(cè)量時(shí)，讀數(shù)不變，適用于大批量活塞的測(cè)量。

[1]陳德林，朱躍峰.公差配合與測(cè)量技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.

[2]劉巽爾,于春涇.機(jī)械制造檢測(cè)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.