千分表在潛水泵導(dǎo)流殼精度檢測(cè)中的應(yīng)用

黃進(jìn)來(lái)

（泉州騰達(dá)精鑄有限公司，福建 泉州 362011）

泵設(shè)備作為重要的流體輸送工具，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如市政、礦山及農(nóng)田給排水等?，F(xiàn)以通用的離心泵為例，簡(jiǎn)單介紹泵類產(chǎn)品的工作原理。低比速離心泵的轉(zhuǎn)速比在30～80，其具有流量相對(duì)較小和揚(yáng)程高等特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍一般在灌溉等領(lǐng)域[1]。而本文所研究的潛水泵與此相似，作為深井提水的設(shè)備，一般應(yīng)用于地下水的提取，導(dǎo)流殼作為潛水泵中的重要零件，不僅僅提供引流的功能，還將提取液體的壓力轉(zhuǎn)化為液體的速度能，其材質(zhì)一般選用HT200采用鑄造方法進(jìn)行生產(chǎn)，而后進(jìn)行一些車削、銑削、鉆孔攻牙等精加工，在此過(guò)程中產(chǎn)品的尺寸將會(huì)逐漸被確定下來(lái)。但是在導(dǎo)流殼零件的精加工過(guò)程中，由于加工設(shè)備的精度、加工夾具的精度、工人加工操作的水平等會(huì)使零件的加工結(jié)果與設(shè)計(jì)要求產(chǎn)生一定的誤差，因此需要進(jìn)行準(zhǔn)確性的精度的檢測(cè)，為此本文提出了一種基于千分表的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)流殼加工精度的檢測(cè)[2]。

千分表作為一種微小形變量的測(cè)量?jī)x器，其使用方法簡(jiǎn)單，且具有較高的靈敏度，其工作方法主要通過(guò)內(nèi)部的齒輪或者杠桿在單一方向上的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而得到刻度盤(pán)的尺寸測(cè)量值，這個(gè)值并不是絕對(duì)數(shù)值，它是一個(gè)相對(duì)的數(shù)值，這個(gè)相對(duì)值指的是工件在某一尺寸上的位置和形狀偏差，所以說(shuō)千分表也是一種用于工件精密找正的儀器。按照分度值來(lái)分有0.01mm、0.005mm、0.002mm、0.001mm，本文所選用的千分表是0.001mm分度值[3]。

1 導(dǎo)流殼檢測(cè)方法的確定

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)潛水泵導(dǎo)流殼的檢測(cè)，首先需要確定泵體導(dǎo)流殼的尺寸和檢測(cè)方法。本文所研究的產(chǎn)品是德國(guó)水泵公司的污水潛水泵導(dǎo)流殼。該產(chǎn)品從毛坯精密鑄造到機(jī)械精加工完成，以及最后的裝配都是在我司進(jìn)行。本導(dǎo)流殼的材質(zhì)選用的是德國(guó)牌號(hào)為1.4469的材質(zhì)，該種材質(zhì)為雙相不銹鋼材料比一般不銹鋼更難加工，且鑄造出來(lái)的毛坯在精加工中容易變形[4]。同時(shí)零件所要求的機(jī)加工尺寸精度及形位精度較高，這給機(jī)加工及檢驗(yàn)造成很大的難度。某型號(hào)導(dǎo)流殼二維圖如圖1所示。

圖1 導(dǎo)流殼零件圖

如上圖1所示，導(dǎo)流殼作為泵體的重要組成部分，其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜，精加工裝夾時(shí)易變形。同時(shí)精加工的尺寸及形位精度要求較高，不易于測(cè)量，其精加工的誤差大小與葉輪的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和水力等性能都有著直接的相關(guān)性，且誤差相對(duì)較大，故本文基于千分表的高精度特性，引入到導(dǎo)流殼的檢測(cè)中，提出了一種基于千分表的導(dǎo)流殼精度檢測(cè)，為綜合利用千分表的靈活性和高精度特性，以及添加的高精度旋轉(zhuǎn)臺(tái)的高精度定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)流殼的高精度定位[5]。

2 檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理

2.1 檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)

在生產(chǎn)制造過(guò)程中，按圖紙要求來(lái)控制加工精度，則需要用良好的三坐標(biāo)檢測(cè)方法來(lái)確定生產(chǎn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。而通常的三坐標(biāo)檢驗(yàn)方法都存在一定的弊端，①需要專業(yè)的較高素質(zhì)的檢驗(yàn)人員。②三坐標(biāo)設(shè)備的投入及維護(hù)成本較高。③檢驗(yàn)的效率較低。這對(duì)于中小型的企業(yè)或者此類產(chǎn)品訂單不多的企業(yè)來(lái)說(shuō)，是一筆不菲的資金投資。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的現(xiàn)今，每個(gè)企業(yè)都在盡最大的努力降低成本和提高效率。除了用三坐標(biāo)檢驗(yàn)外，傳統(tǒng)檢驗(yàn)圓跳動(dòng)的方法是：在偏擺儀上，利用芯軸將零件套住進(jìn)行檢測(cè)。但是，本文中零件實(shí)際重量達(dá)20幾千克，用這種方法根本無(wú)法進(jìn)行[6]。

圖2 千分表檢測(cè)設(shè)備

因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中的需求，為了實(shí)現(xiàn)高效率、高精度和低成本的檢測(cè)，現(xiàn)設(shè)計(jì)了如圖2所示的基于千分表的檢測(cè)設(shè)備，其基本步驟為：①首先將千分表和高精度旋轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行精確的連接；②將檢測(cè)零件，如本文的導(dǎo)流殼固定到旋轉(zhuǎn)臺(tái)；③控制千分表設(shè)備的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)流殼外部尺寸和內(nèi)部尺寸的精確測(cè)量。特點(diǎn)就是將兩件不相關(guān)的設(shè)備緊密連接在一起開(kāi)發(fā)出新應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)于導(dǎo)流殼的等各種難以測(cè)量設(shè)備的檢測(cè)，最大程度的發(fā)揮了兩件設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，千分表的高精度特性和旋轉(zhuǎn)臺(tái)的高定位精度，準(zhǔn)確的檢測(cè)導(dǎo)流殼的外部輪廓尺寸和內(nèi)部尺寸。

2.2 檢測(cè)結(jié)果分析處理

圖3 數(shù)據(jù)在三維的離散型偏差

對(duì)于上圖1所示的導(dǎo)流殼零件，整體尺寸及形位精度要求較高。利用上述的檢測(cè)設(shè)備得到高精度的檢測(cè)結(jié)果。繪制尺寸偏移散點(diǎn)圖如下圖所示。根據(jù)所得的32組數(shù)據(jù)繪制散點(diǎn)圖，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸性分析，數(shù)據(jù)點(diǎn)在三維坐標(biāo)的分布圖可以看出，散點(diǎn)并不存在最自變量變化而變化的趨勢(shì)，可以看出檢測(cè)結(jié)果具有高度的不確定性，并不能通過(guò)簡(jiǎn)單的函數(shù)擬合曲線來(lái)進(jìn)行表示，可以斷定本測(cè)量模型在測(cè)量導(dǎo)流殼尺寸中并不存在技術(shù)性錯(cuò)誤，驗(yàn)證此方法有效性。

3 結(jié)論

本文在結(jié)合實(shí)際應(yīng)用和理論分析的角度上，設(shè)計(jì)了一種新型導(dǎo)流殼精度檢測(cè)設(shè)備，巧妙的將高精度旋轉(zhuǎn)臺(tái)和千分表結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了零件的高精度測(cè)量。此方法有效的提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性，在一定程度上為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了一種可靠簡(jiǎn)便的檢驗(yàn)方法，大大簡(jiǎn)化了原有測(cè)量程序的繁重和測(cè)量時(shí)間的消耗，為未來(lái)的智能化檢驗(yàn)提供了建設(shè)性方法。