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1、項目5 齒輪加工工藝裝備任務(wù)5.1項目要求與分析 (1)項目要求 確定如圖5.1所示咸陽機(jī)床廠M9116萬能工具磨床三聯(lián)齒輪零件的工藝裝備。 (2)項目分析 M9116工具磨床為小批量生產(chǎn),生產(chǎn)條件為通用設(shè)備及工具,三聯(lián)齒輪零件安裝在磨床的頭架內(nèi),每臺機(jī)床只需要一個。M9116工具磨床三聯(lián)齒輪零件作為磨床頭架部件中的一個傳動零件,是按照一定的速比傳遞運動和動力,以驅(qū)動工件轉(zhuǎn)動;其結(jié)構(gòu)、精度、選材、熱處理及機(jī)械加工工藝具有與一般齒輪類零件相同 的要求。 1)圓柱齒輪的功用與結(jié)構(gòu)特點 齒輪是機(jī)械傳動中應(yīng)用極為廣泛的傳動零件之一,其功用是按照一定的速比傳遞運動和動力。 齒輪的結(jié)構(gòu)因其使用要求不同而具

2、有各種不同的形狀和尺寸,但從工藝觀點大體上可把它們分為齒圈和輪體兩大部分。齒圈上分布著所需要的各種齒形,而輪體上則設(shè)有安裝用的孔或軸頸。按照齒圈上輪齒的分布形式,可分為直齒、斜齒和人字齒輪等;按照輪體的結(jié)構(gòu)特點,齒輪可大致分為盤形齒輪、套筒齒輪、內(nèi)齒輪、軸齒輪、扇形齒輪及齒條(即齒圈半徑無限大的圓柱齒輪)等,如圖5.2所示。其中,盤類齒輪應(yīng)用最廣。 圖5.2圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式 2)圓柱齒輪傳動的精度要求 齒輪本身的制造精度對整個機(jī)器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大影響。根據(jù)其使用條件,齒輪傳動應(yīng)滿足以下4項精度要求: 傳遞運動的精確性 傳遞運動的平穩(wěn)性 載荷分布的均勻性 齒側(cè)間隙的合理性

3、 以上4項精度要求應(yīng)根據(jù)齒輪傳動裝置的用途和工作條件等予以合理地確定。 齒輪的幾何參數(shù)較多,不同參數(shù)的誤差可能影響齒輪傳動的某項精度要求。因而齒輪加工中需檢驗的參數(shù)也就較多。國家于1989年頒布了幾經(jīng)修訂的新的齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)(GB 10095 1988),其檢驗項目共15個。按這些項目的誤差特性及其對傳動性能的主要影響,標(biāo)準(zhǔn)中將單個齒輪的公差與極限偏差項目劃分成3個公差組,具體見表5.1。 表5.1中,Fi切向綜合公差;Fp齒距累計公差;Fpk K個齒距累計公差;F i徑向綜合公差;Fr齒圈徑向跳動公差;Fw公法線長度變動公差;fi切向齒綜合公差;f i徑向齒綜合公差;ff

4、齒形公差;fpt齒距極限偏差;fpb基節(jié)極限偏差;ff 螺旋線波度公差;F 齒向公差;Fb接觸線公差;Fpx軸向齒距極限偏差。 在齒輪的3個公差組中,每一組的各項指標(biāo)的誤差特性是相近的,為簡化檢驗項目,標(biāo)準(zhǔn)中又將各公差組分成若干檢驗組,生產(chǎn)中可根據(jù)齒輪副的工作要求和生產(chǎn)規(guī)模,在各公差組中選一合適的檢驗組進(jìn)行檢驗。例如,對8級及8級以上的齒輪精度,可選擇下列檢驗組: 第公差組:F i或Fp。 第公差組:fi或ff與fpb或ff與fpt。 第公差組:F或Fb或Fb與Fpx。 以上各項目的定義及檢驗項目可參見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和手冊。 影響齒輪副側(cè)隙的因素是中心距偏差和齒厚(或公法線平均長度)極限偏差,加工時

5、應(yīng)將這兩項偏差控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。 3)常用齒輪的材料和毛坯 齒輪材料的種類很多,由于這些材料可通過適當(dāng)?shù)臒崽幚韥砀纳茩C(jī)械性能,提高齒輪的承載能力和耐磨性,以滿足齒輪的不同要求。實際生產(chǎn)中常用的材料有以下4種: 中碳結(jié)構(gòu)鋼(如45鋼)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或表面淬火。主要適用于低速、輕載或中載的一般用途的齒輪。 中碳合金結(jié)構(gòu)鋼(如40Cr)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或表面淬火。適用于速度較高、載荷大及精度較高的齒輪。某些高速齒輪,為提高齒面的耐磨性,減少熱處理后變形,不再進(jìn)行磨齒,可選用氮化鋼(如38CrMo-AlA)進(jìn)行氮化處理。 滲碳鋼(如20Cr和20CrMnTi等)進(jìn)行滲碳或碳氮共滲。適用于高速、中載或有沖擊載荷的齒

6、輪。 鑄鐵及其他非金屬材料(如夾布膠木與尼龍等)。這些材料強度低,容易加工,適用于一些較輕載荷下的齒輪傳動。 M9116模具工具磨床上頭架上的這個三聯(lián)齒輪選用45鋼制成。 齒輪加工中根據(jù)不同的目的,可安排以下兩種熱處理工序: 毛坯熱處理。在齒坯粗加工前后安排預(yù)備熱處理,其主要目的是消除鍛造及粗加工引起的殘余應(yīng)力、改善材料的可切削性能和提高綜合力學(xué)性能。齒坯熱處理常采用正火或調(diào)質(zhì)。齒輪正火一般都安排在粗加工之前,而調(diào)質(zhì)則多安排在齒坯粗加工之后。 齒面熱處理。齒形加工后,為提高齒面的硬度和耐磨性,常進(jìn)行滲碳淬火、高頻感應(yīng)加熱淬火、碳氮共滲和滲氮等熱處理工序。 齒輪毛坯的選擇決定于齒輪的材料、結(jié)構(gòu)形

7、狀、尺寸大小、使用條件以及生產(chǎn)批量等多種因素。對于鋼質(zhì)齒輪,除了尺寸較小且不太重要的齒輪直接采用軋制棒料外,一般均采用鍛造毛坯。生產(chǎn)批量較小或尺寸較大的采用自由鍛造;生產(chǎn)批量較大的中小齒輪采用模鍛。對于直徑很大且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、不便鍛造的齒輪,可采用鑄鋼毛坯。鑄鋼齒輪的晶粒較粗,力學(xué)性能較差,且加工性能不好,故加工前應(yīng)先經(jīng)過正火處理,消除內(nèi)應(yīng)力和硬度的不均勻性,以改善切削加工性能。 M9116工具磨床頭架上的這個三聯(lián)齒輪毛坯的材料選擇棒料。棒料主要用于小尺寸、結(jié)構(gòu)簡單且對強度要求不太高的齒輪。棒料的毛坯外形尺寸為70 mm38 mm。 4)齒輪加工工藝 如圖5.1所示為M9116工具磨床頭架上的

8、一個三聯(lián)齒輪,材料為45鋼,精度等級為7級,小批生產(chǎn),其技術(shù)要求如圖5.1所示,加工工藝過程如表5.2。 從表5.2可知,齒輪加工大致要經(jīng)過毛坯熱處理、齒坯加工、齒形加工、齒端加工、熱處理、精基準(zhǔn)修正及齒形精加工等。概括起來為齒坯加工、齒形加工、熱處理及齒形精加工4個主要步驟。 5)齒輪加工常用的工藝裝備 夾具、刀具、量具、工具的選擇直接影響工件的加工精度、生產(chǎn)率和制造成本,應(yīng)根據(jù)不同情況適當(dāng)選擇。 通過工藝過程的分析,結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)條件和工序要求,齒輪加工常用的工藝裝備見表5.3。 任務(wù)5.2齒輪加工的夾具 夾具選擇應(yīng)與設(shè)備相適應(yīng),應(yīng)與工序的精度要求相適應(yīng);小批生產(chǎn)時,盡量選擇通用夾具,大批生

9、產(chǎn)時,為提高生產(chǎn)率,盡可能選擇專用夾具。 (1)齒坯加工常用的夾具 齒坯外形的加工,特別是精加工多采用以內(nèi)孔定位的各種心軸。齒坯加工中常用的心軸結(jié)構(gòu)形式、特點及應(yīng)用見表5.4。 1)以工件的內(nèi)孔和端面作為定位基準(zhǔn) 如圖5.3所示,工件的內(nèi)孔套在專用的心軸上,端面靠近支承元件,采用螺母壓緊。這種裝夾方式生產(chǎn)效率高,但要求工件具有較高的齒坯精度和專用的心軸。一般專用心軸可隨工件基準(zhǔn)孔的大小而更換,而且制作精度高,費用也大,故適合大批量生產(chǎn)。心軸的結(jié)構(gòu)如圖5.4所示,其精度和表面粗糙度要求見表 5.5。 圖5.3滾齒夾具圖5.5心軸找正圖5.4心軸 夾具在滾齒機(jī)工作臺上安裝時,可根據(jù)表5.6所列的要

10、求,按如圖5.5所示的部位檢查A,B,C 3點的跳動量,A,B之間的距離為150 mm。 使用這種夾具滾齒時,由于安裝調(diào)整夾具時,心軸與機(jī)床工作臺回轉(zhuǎn)中心不重合;齒坯內(nèi)孔與心軸間有間隙,安裝時偏向一邊;基準(zhǔn)端面定位不好,夾緊后內(nèi)孔相對工作臺中心產(chǎn)生偏斜如圖5.6所示,從而使切齒時產(chǎn)生齒輪的徑向誤差。 為提高定心精度,可采用精密可脹心軸以消除配合間隙,還可將夾具的定位與夾緊分開,如圖5.7所示。圖5.6端面定位不好引起幾何偏心1齒坯;2心軸 圖5.7定位與夾緊分開的夾具1定位套;2雙頭螺柱 2)以工件的外圓和端面作為定位基準(zhǔn)(見圖5.8)。在這種情況下工件的內(nèi)孔與心軸之間的間隙較大,將工件套在心

11、軸上,用千分表按照工件外圓找正后夾緊。采用這種方法由于對每個加工工件都必須找正,故其生產(chǎn)率較低。一般適用于單件、小批生產(chǎn)。 圖5.8外圓找正1定位套;2雙頭螺柱 任務(wù)5.3齒輪加工的刀具 (1)齒輪成形加工刀具 常用的成形齒輪刀具有盤形銑刀和指狀銑刀。后者適用于加工大模數(shù)的直齒、斜齒齒輪,特別是人字齒輪。圖5.9(a)中的刀具為盤形齒輪銑刀。 圖5.9直齒圓柱齒輪的成形銑削 (2)滾刀 1)滾齒原理 如圖5.10所示為用齒輪滾刀加工齒輪的原理示意圖,齒輪滾刀相當(dāng)于一個經(jīng)過開槽和鏟齒的蝸桿,具有許多切削刃并磨出后角。 圖5.10滾齒原理示意圖 2)滾刀 在齒面的切削加工中,齒輪滾刀的應(yīng)用范圍很廣

12、,可用來加工外嚙合的直齒輪、斜齒輪、標(biāo)準(zhǔn)及變位齒輪。其加工齒輪的范圍大,模數(shù)為0.140 mm的齒輪,均可用齒輪滾刀加工。用一把滾刀就可加工同一模數(shù)任意齒數(shù)的齒輪。 從滾齒加工原理可知,齒輪滾刀是一個蝸桿形刀具。滾刀的基本蝸桿有漸開線、阿基米德和法向直廓3種。理論上講,加工漸開線齒輪應(yīng)用漸開線蝸桿,但其制造困難;而阿基米德蝸桿軸向剖面的齒形為直線,容易制造,生產(chǎn)中常用阿基米德蝸桿代替漸開線蝸桿。為了形成切削刃的前角和后角,在蝸桿上開出了容屑槽,并經(jīng)鏟背形成滾刀。 標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀精度分為4級:AA,A,B,C。加工時,應(yīng)按齒輪要求的精度,選用相應(yīng)的齒輪滾刀。一般,AA級滾刀可加工6 7級精度齒輪;

13、A級可加工7 8級精度齒輪;B級可加工8 9級精度齒輪;C級可加工9 10級精度齒輪。 3)滾刀的安裝與調(diào)整 滾齒時,為了切出準(zhǔn)確的齒廓,應(yīng)當(dāng)使?jié)L刀的螺旋線方向與被加工齒輪的齒面線方向一致,滾刀和工件處于正確的嚙合位置。因此,需將滾刀軸線與被切齒輪端面安裝成一定的角度,稱作安裝角。當(dāng)加工直齒圓柱齒輪時,滾刀安裝角等于滾刀的螺旋升角。圖5.11(a)是用右旋滾刀加工直齒圓柱齒輪的安裝角,圖5.11(b)是用左旋滾刀加工直齒圓柱齒輪,圖5.11中的虛線表示滾刀與齒坯接觸一側(cè)的滾刀螺旋線方向。 圖5.11滾切直齒圓柱齒輪時滾刀安裝角 (3)插齒刀 插齒和滾齒一樣是利用展成法原理來加工齒輪。插齒刀實質(zhì)

14、上是一個端面磨有前角,齒頂及齒側(cè)均磨有后角的齒輪。插齒時,刀具沿工件軸線方向作高速的往復(fù)直線運動,形成切削加工的主運動,同時還與工件作無間隙的嚙合運動,在工件上加工出全部輪齒齒廓。在加工過程中,刀具每往復(fù)一次僅切出工件齒槽的很小一部分,工件齒槽的齒面曲線是由插齒刀切削刃多次切削的包絡(luò)線所形成的,如圖5.15所示。 圖5.15 標(biāo)準(zhǔn)插齒刀分為3種類型,如圖5.16所示。 圖5.16 任務(wù)5.4零件檢驗的常規(guī)量具 由于現(xiàn)代機(jī)械制造中,零件的品種多、數(shù)量少、加工對象經(jīng)常變換,因此在技術(shù)要求允許的情況下,應(yīng)盡量采用常規(guī)量具來檢驗零件。 (1)尺寸精度的測量用具 現(xiàn)代機(jī)械制造中,常用的測量用具如下: 1

15、)游標(biāo)量具 游標(biāo)量具是應(yīng)用較廣泛的通用量具,具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量范圍大等特點。它利用游標(biāo)和尺身相互配合進(jìn)行測量和讀數(shù)。根據(jù)用途不同,游標(biāo)量具可分為游標(biāo)卡尺、游標(biāo)深度尺與游標(biāo)高度尺。它們的讀數(shù)原理相同,不同的是測量面位置不同,各類游標(biāo)量具的分度值有0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm等。游標(biāo)卡尺用于測量工件的內(nèi)徑、外徑、寬度、厚度、孔距、高度及深度;游標(biāo)深度尺用于測量孔(階梯孔、盲孔)和槽的深度、臺階高度以及軸肩長度;游標(biāo)高度尺用于測量零件的高度和劃線。游標(biāo)卡尺根據(jù)結(jié)構(gòu)不同,可分為雙面量爪游標(biāo)卡尺、三用游標(biāo)卡尺和單面量爪游標(biāo)卡尺,如圖5.17所示。 圖5.17常用游標(biāo)量具1尺身;

16、2輔助游標(biāo);3,4螺釘;5上量爪;6下量爪;7游標(biāo);8螺母;9小螺桿 游標(biāo)卡尺的規(guī)格如下: 雙面量爪游標(biāo)卡尺。測量范圍有0200 mm和0300 mm兩種。 三用游標(biāo)卡尺。測量范圍有0125 mm和0150 mm兩種。 單面量爪游標(biāo)卡尺。測量范圍較大,可達(dá)1 000 mm。 游標(biāo)卡尺按其能測量的精度不同,可分為0.1 mm,0.05 mm和0.02 mm 3種。這3種游標(biāo)卡尺的尺身刻度間隔是相同的,即每小格1 mm,每大格10 mm。所不同的是游標(biāo)與尺身相對應(yīng)的刻線寬度不同。 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原理: 精度為0.1 mm的游標(biāo)卡尺。如圖5.18所示 。數(shù)值0.1mm即為游標(biāo)卡尺的讀數(shù)精度。 精度為

17、0.05 mm的游標(biāo)卡尺。如圖5.19所示, 此種游標(biāo)卡尺的讀數(shù)精度為0.05 mm。圖5.18精度為0.1 mm的游標(biāo)卡尺讀數(shù)原理圖5.19精度為0.05 mm的游標(biāo)卡尺讀數(shù)原理 精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺。如圖5.20所示,尺身每小格1 mm,當(dāng)兩測量爪合并時,尺身上49 mm剛好等于游標(biāo)上50格,則游標(biāo)每格刻線寬度為0.98 mm(49 mm/50),尺身與游標(biāo)每格相差0.02 mm(1 mm-0.98 mm),故此種游標(biāo)卡尺的讀數(shù)精度為0.02 mm。 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法是:使用游標(biāo)卡尺測量工件時,應(yīng)先弄清游標(biāo)的精度和測量范圍。 圖5.20精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺讀數(shù)原理 游

18、標(biāo)卡尺上的零線是讀數(shù)的基準(zhǔn),在讀數(shù)時,要同時看清尺身和游標(biāo)的刻線,兩者應(yīng)結(jié)合起來讀。其具體步驟如下: 讀整數(shù)。在尺身上讀出位于游標(biāo)零線前面最接近的讀數(shù),該數(shù)是被測件的整數(shù)部分。 讀小數(shù)。在游標(biāo)上找出與尺身刻線相重合的刻線,將該線的順序數(shù)乘以游標(biāo)的讀數(shù)精度值所得的積,即為被測件的小數(shù)部分。 求和。將上述兩次讀數(shù)相加即為被測件的整個讀數(shù)。 例如,讀出如圖5.21所示的讀數(shù)精度為0.05 mm的游標(biāo)卡尺測量數(shù)值。 圖5.21精度為0.05 mm的游標(biāo)卡尺讀數(shù)法 游標(biāo)卡尺的正確使用方法如下: 按照零件尺寸的精度選擇相應(yīng)精度的游標(biāo)卡尺。一般情況下,精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺用于測量IT16 IT12

19、級公差等級的零件;精度為0.05 mm的游標(biāo)卡尺用于測量IT16 IT13級公差等級的零件;精度為0.1 mm的游標(biāo)卡尺用于測量IT16 IT14級公差等級的零件。 在測量前,要對游標(biāo)卡尺進(jìn)行檢查,使尺身和游標(biāo)的零位對齊,觀察兩量爪測量面的間隙, 一般情況下,精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺的間隙應(yīng)不大于0.006 mm;精度為0.05 mm和0.1 mm的游標(biāo)卡尺的間隙應(yīng)不大于0.01 mm,若不符合要求,則應(yīng)送檢修而不能使用。 當(dāng)測量外徑和寬度時,游標(biāo)卡尺的測量爪應(yīng)與被側(cè)表面的整個長度相接觸,要使游標(biāo)卡尺的量爪平面和被測直徑垂直或與被測平面平行,如圖5.22所示。 圖5.22測量外徑和寬度的

20、方法 測量內(nèi)孔直徑時,應(yīng)使量爪的測量線通過孔心,并輕輕擺動找出最大值,如圖5.23所示。 用帶深度尺的游標(biāo)卡尺測量孔深或高度時,應(yīng)使深度尺的測量面緊貼孔底,而游標(biāo)卡尺的端面與被測件的表面接觸,且深度尺要垂直,不可前后左右傾斜,如圖5.24所示。 圖5.23測量內(nèi)徑的方法圖5.24測量深度的方法 游標(biāo)卡尺的維護(hù)與保養(yǎng)如下: 游標(biāo)卡尺作為較精密的量具不得隨意當(dāng)作他用,如將游標(biāo)卡尺的量爪當(dāng)作劃針、圓規(guī)和螺釘旋具等使用。 移動卡尺的尺框和微動裝置時,既不要忘記松開緊固螺釘,也不要送得過量,以免螺釘脫落丟失。 測量結(jié)束后要將游標(biāo)卡尺平放,尤其是大尺寸的游標(biāo)卡尺,否則會造成尺身彎曲變形。 發(fā)現(xiàn)游標(biāo)卡尺受到

21、損傷后應(yīng)及時送計量部門修理,不得自行拆修。 游標(biāo)卡尺使用完畢后,要擦凈上油,放在游標(biāo)卡尺盒內(nèi),避免生銹或弄臟。 2)千分尺 千分尺是一種應(yīng)用廣泛的精密量具,其測量精確度比游標(biāo)卡尺高。其結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格多種多樣,都是利用精密螺旋副傳動原理,把螺桿的旋轉(zhuǎn)運動變成直線位移來測量尺寸。通常其刻度值為0.01 mm。按其用途分為外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺和深度千分尺。其外形如圖5.25所示。 圖5.25千分尺外形圖(a)1弧形刀架;2固定測墊;3測量桿;4固定套筒;5微分筒;6棘輪式測量力衡定機(jī)構(gòu)(b)1量頭;2套筒;3微分筒(c)1橫尺;2固定套筒;3測量桿;4微分筒;5棘輪式測量力衡定機(jī)構(gòu);6鎖緊螺母 3

22、)杠桿式卡規(guī)和杠桿式千分尺 杠桿式卡規(guī)：杠桿式卡規(guī)主要用于相對測量(又稱為比較測量)。在有些場合,也能夠直接測量工件的形狀誤差和位置誤差,例如圓度、圓柱度、平行度等。 杠桿式卡規(guī)的外形及結(jié)構(gòu)如圖5.26所示。它是利用杠桿和齒輪傳動被測量值的誤差進(jìn)行放大,在刻度盤4上示值,常用規(guī)格的刻度值有0.002 mm和0.005 mm兩種。 圖5.26杠桿式卡規(guī)1蓋子;2退讓按鈕;3公差指示器;4刻度盤;5指針;6套筒;7螺釘;8滾花螺母;9碟形彈簧;10可調(diào)測墊;11活動測墊;12壓縮彈簧;13杠桿;14扇形齒輪器;15游絲;16齒輪 杠桿式千分尺：杠桿式千分尺是由普通千分尺的微分筒和杠桿式卡規(guī)的指示機(jī)

23、構(gòu)兩部分組成的精密量具,如圖5.27所示。常用規(guī)格的刻度值為0.001 mm和0.002 mm兩種,指示機(jī)構(gòu)示意范圍為0.06 mm。它既能用作相對測量,也可用于絕對測量。 圖5.27杠桿式千分尺 4)千分表 千分表是一種指示式量具,可用來測量工件的形狀誤差和位置誤差,也可用相對法測量工件的尺寸。它可分為鐘表式千分表和杠桿式千分表兩種。 鐘表式千分表：鐘表千分表如圖5.28所示。利用齒輪-齒條傳動,將測量桿的微小位移,轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰?。其刻度值?.001 mm和0.002 mm兩種。 圖5.28鐘表式千分表 杠桿式千分表：刻度值為0.002 mm的杠桿式千分表如圖5.29所示。當(dāng)球面測桿7

24、向左擺動時,撥桿6推動扇形齒輪5上的圓柱銷C使扇形齒輪5繞軸B逆時針轉(zhuǎn)動,此時圓柱銷D與撥桿6脫開。當(dāng)球面測桿7向右擺動時,撥桿6推動扇形齒輪5上的圓柱銷D使扇形齒輪5繞軸B逆時針轉(zhuǎn)動,此時圓柱銷C與撥桿6脫開。這樣,無論球面測桿7向左或向右擺動,扇形齒輪5總是繞軸B逆時針方向轉(zhuǎn)動。扇形齒輪5再帶動小齒輪1以及同軸的端面齒輪2,經(jīng)小齒輪4由指針3在刻度盤指示出數(shù)值。 圖5.29杠桿式千分表1,4小齒輪;2端面齒輪;3指針;5扇形齒輪;6撥桿;7球面測桿 5)比較儀 比較儀又稱測微儀,以量塊作為長度基準(zhǔn),按相對比較測量法來測量各種工件的外部尺寸。根據(jù)比較儀上測微表的原理與結(jié)構(gòu)的不同,比較儀可分為

25、機(jī)械式、光學(xué)杠桿式和電動比較儀等?？潭戎狄话銥?.0010.002 mm,使用方法與普通千分表相似,但比較儀量程小、測量精度高,適用于精密測量。它主要用于高精度的圓柱形、球形等零件的測量,也可測量形狀誤差和位置誤差。比較儀通常裝在專用支架上,如圖 5.31所示。圖5.31比較儀測量支架 光學(xué)比較儀的結(jié)構(gòu)組成：光學(xué)杠桿式比較儀也稱光學(xué)比較儀,有立式和臥式兩種。如圖5.32所示為立式光學(xué)比較儀。它主要由底座、立柱、支臂、目鏡及鏡管體、光管、圓形工作臺、測量頭及測量頭抬起杠桿組成。 圖5.32立式光學(xué)比較儀1公差極限指示調(diào)節(jié)手柄;2標(biāo)尺外殼;3目鏡;4微動螺釘;5光管;6光管上下微動凸輪;7光管緊固

26、螺釘;8測頭提升杠桿;9工作臺10工作臺調(diào)整螺釘;11底座;12支臂上下移動調(diào)節(jié)螺母;13支臂;14支臂緊固螺釘;15立柱;16反射鏡;17測量頭 使用與調(diào)整步驟 比較儀使用與調(diào)整步驟如下: a.測量頭的選擇。測微儀備有3種類型測量頭,即球面形、平面形和刀刃形。測量時,應(yīng)盡量滿足點接觸,因此測量平面或圓柱面工件時選球面測頭;測量小于10 mm圓柱體時選刀刃式測量頭;測量凸球面工件時選平面形測量頭。 b.工作臺的調(diào)整。測量時是以工作臺面作基準(zhǔn)面。因此,臺面應(yīng)與測量頭的移動方向垂直,可用工作臺調(diào)整螺釘來調(diào)整。 c.調(diào)整測微零點。根據(jù)被測零件和基本尺寸選擇量塊組并置于測量頭17下的臺面上,通過轉(zhuǎn)動支

27、臂上下移動調(diào)節(jié)螺母12使支臂下降接近量塊,此為粗調(diào)節(jié);轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)微動凸輪6及轉(zhuǎn)動微動螺釘4使目鏡3上零線影像與固定指標(biāo)線重合,為細(xì)調(diào)節(jié)。調(diào)整時,還需按下測頭提升杠桿8,使測量頭起落數(shù)次,微調(diào)微動螺釘4使零刻線與指針重合穩(wěn)定。調(diào)整結(jié)束按下測頭提升杠桿8,取下量塊組。 d.測量方法。將工件靠在工作臺面上,在測量頭下找穩(wěn)定值。對于圓柱形工件應(yīng)慢慢滾過測量頭,并讀出儀器指示的最大值(即實 際偏差)。根據(jù)工件極限偏差判斷工件的合格性。 (2)形位誤差測量用具 測量形位誤差的常用量具和檢具有水平儀、平板、測量指示表及萬能表架等,也可利用工具顯微鏡、三坐標(biāo)測量機(jī)、投影儀等測量儀器。 1)水平儀 水平儀是一種測

28、量工件表面相對水平面傾斜微小角度值的測量器具,主要用于測量直線度和垂直度,可在調(diào)整安裝設(shè)備水平或垂直位置時使用。水平儀常用的種類為框式水平儀和光學(xué)合像水平儀。 框式水平儀：框式水平儀主要用于測量工件直線度和垂直度,在安裝和檢修機(jī)器時也常用于找正機(jī)器的安裝位置。 A.框式水平儀結(jié)構(gòu) 框式水平儀如圖5.33所示, 由框架與水準(zhǔn)器兩部分組成?？蚣艿臏y量面有平面和V形槽兩種,V形槽可用于圓柱面上進(jìn)行測量?？蚣芩闹艿臏y量面相互垂直,可用于測量工件垂直面誤差。圖5.33框式水平儀1橫水準(zhǔn)器;2框架;3手把;4主水準(zhǔn)器;5蓋板;6零位調(diào)整 圖5.34水平儀的工作原理 C.使用方法 水平儀的精度一般是以氣泡移

29、動一格,水平儀在1 m長度上傾斜的高度差H表示。例如,精度為0.02/1 000的框式水平儀,氣泡向左或向右移動一格,則在水平一邊框200 mm的長度上,兩端的高度差h為h=200 mm(0.02/100)=0.004 mm 光學(xué)合像水平儀：如圖5.35所示為光學(xué)合像水平儀。它主要用于測量工件的直線度和平面度,在安裝和檢修機(jī)器時也可用于找正機(jī)器的安裝位置。與框式水平儀比較,其測量范圍大,可在工件的傾斜面上使用,但環(huán)境溫度變化對測量精度有較大的影響。 圖5.35光學(xué)合像水平儀1,4窗口;2轉(zhuǎn)動手柄;3微分盤;5底座;6玻璃管;7放大鏡;8合成棱鏡;9,11彈簧;10杠桿架;12指針;13測微螺桿

30、 2)指示表 在形位誤差測量中,中、小件工件表面的測量常以平板為測量基準(zhǔn),用指示表在被測面各位置上進(jìn)行測量,稱打表測量法。 指示表的類型：常用的指示表有鐘表式百分表(分度值)0.01 mm)、鐘表式千分表(分度值0.001 mm,0.005 mm)、杠桿百分表(分度值0.01 mm)和杠桿千分表(分度值0.002 mm)等類型。各種指示表外形如圖5.36所示。 圖5.36指示表外形圖 測量過程及數(shù)據(jù)處理方法 使用打表測量,通常以平板表面模擬基準(zhǔn)。在進(jìn)行垂直度及傾斜度測量時,還常通過方箱或?qū)е鶎⒒鶞?zhǔn)面進(jìn)行轉(zhuǎn)換,使被測面(線)轉(zhuǎn)至與測量基準(zhǔn)平行,用測平行度方法測量。測量時,應(yīng)在整個測量面上打表,取

31、打表讀數(shù)的最大變動量為定向誤差值。 (3)角度、錐度測量用具 角度和錐度的測量,可進(jìn)行直接測量和間接測量。直接測量的測量用具有角度樣板和錐度量規(guī)、萬能量角器、測角儀、光學(xué)分度頭、投影儀等。間接測量的測量用具有正弦尺、鋼球、圓柱、平板以及千分尺、指示表和萬能工具顯微鏡,可用于測量精度要求較高的角度和錐度。 1)角度樣板和錐度量規(guī) 角度樣板：如圖5.39所示角度樣板是檢驗外錐體用的角度樣板,它是根據(jù)被測角度的兩個角度的極限尺寸制成的,因此有通端和止端之分。 圖5.39角度樣板 錐度量規(guī)：如圖5.40所示為錐度量規(guī)結(jié)構(gòu),在量規(guī)的基面端處間距為m的兩刻線或小臺階,代表工件圓錐基面距公差。錐度量規(guī)一般用

32、于批量零件或綜合精度要求較高零件的檢驗。 使用錐度量規(guī)檢驗工件時,按量規(guī)相對于被檢零件端面的軸向移動量判斷,如果零件圓錐端面介于量規(guī)兩刻線之間則為合格。對于錐體的直徑、錐角和形狀(素線直線度和截面圓度)、精度有更高要求的零件檢驗時,除了要求用量規(guī)檢驗其基面距外,還要觀察量規(guī)與零件錐體的接觸斑點。 圖5.40錐度量規(guī)結(jié)構(gòu) 2)正弦尺 正弦尺是錐度測量常用量具,分寬型和窄型,如圖5.41所示。它主要組成為安置零件的工作臺1,兩個圓柱3和支撐板2,4。兩圓柱中心距L有100 mm和200 mm兩種。 圖5.41正弦尺1工作臺;2,4支承板;3圓柱 (4)螺紋測量用具 螺紋的螺距誤差主要影響旋入性;牙

33、型誤差主要影響接觸均勻性;中徑誤差將影響旋入性或聯(lián)接可靠性和密封性。螺紋的測量可分為綜合測量和單項測量,螺紋的測量用具有螺紋量規(guī)、螺紋千分尺和工具顯微鏡等。 1)圓錐螺紋量規(guī) 用螺紋量規(guī)檢驗螺紋屬于綜合測量。這種方法可判斷螺紋工件的合格與否,而不能測出各參數(shù)的具體數(shù)值。圓錐螺紋工件在生產(chǎn)中,多采用錐螺紋量規(guī)檢驗。 圓錐螺紋量規(guī)的結(jié)構(gòu)：圓錐螺紋量規(guī)的結(jié)構(gòu)分檢驗內(nèi)錐螺紋的塞規(guī)和檢驗外錐螺紋的環(huán)規(guī),塞規(guī)的大端和環(huán)規(guī)的小端具有臺階。按臺階的個數(shù),量規(guī)可為一階式和兩階式。如圖5.43所示為兩臺階式圓錐螺紋量規(guī)。 圓錐螺紋量規(guī)的使用：驗時,將圓錐螺紋量規(guī)旋入被測圓錐螺紋工件中,并且其端面位置的不齊程度不應(yīng)

34、超過表示最大、最小尺寸的臺階。對于兩臺階式的量規(guī),其中間臺階面標(biāo)志基面的正確位置,可用來判斷螺紋工 件的直徑是偏大或偏小。 圖5.43兩臺階式圓錐螺紋量規(guī)及其測量方法 2)螺紋千分尺 螺紋千分尺用于測量普通外螺紋的中徑。在結(jié)構(gòu)上螺紋千分尺和外徑千分尺基本相同,只是測頭不同。如圖5.44所示,測頭一端為V形和牙尖吻合,另一端做成圓錐形與牙槽吻合,并帶有一套大小不同的可換測頭,以適應(yīng)尺寸大小不同的螺紋測量。 由于測頭是根據(jù)牙形角和螺距的基本尺寸制造的,當(dāng)被測工件存在螺距和牙形半角誤差時,測頭不能與工件很好吻合,并且千分尺本身精度有限,故測量誤差較大,可達(dá)0.050.2 mm,只適應(yīng)工序間測量或低精

35、度的螺紋測量。 圖5.44螺紋千分尺 (5)表面粗糙度測量用具 1)表面粗糙度樣板當(dāng)對表面粗糙度較大的工作表面進(jìn)行近似評定時,可用如圖5.45所示的表面粗糙度樣板,它是用不同加工方法(如車、銑、刨、磨等)制成的,經(jīng)過測量確定其表面粗糙度讀數(shù)值的大小。 應(yīng)用表面粗糙度樣板確定零件表面粗糙度時應(yīng)注意: 表面粗糙度樣板的加工紋理方向及材料應(yīng)盡可能與被測零件相同,否則易產(chǎn)生錯誤的判斷。 比較法多為目測,常用于評定低和中等粗糙度值,也可借助于放大鏡(R a1.60.4 m級用)、顯微鏡或?qū)Ｓ玫谋砻娲植诙缺容^顯微鏡進(jìn)行比較(Ra0.4 m以上)。圖5.45表面粗糙度樣板 2)雙管顯微鏡 雙管顯微鏡又稱光切

36、法原理測量表面粗糙度的光學(xué)儀器,一般按Rz(也可按Rmax)評定Rz501.6 m級的表面粗糙度。對大型模具零件與內(nèi)表面的粗糙度,可采用印模法復(fù)制被測表面模型,再用雙管顯微鏡進(jìn)行測量。 構(gòu)造及原理：我國生產(chǎn)的雙管顯微鏡有XSG,JSG-1型(9J型),其基本結(jié)構(gòu)及原理如圖5.46所示。 圖5.46雙管顯微鏡構(gòu)造及原理 任務(wù)5.5量規(guī) 量規(guī)是一種沒有刻度的專用檢驗工具。用量規(guī)檢驗零件時,可判斷零件是否在規(guī)定的檢驗極限范圍內(nèi),而不能得出零件的尺寸、形狀和位置誤差的具體數(shù)值。它的結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可靠、檢驗效率高。 (1)量規(guī)的分類及形式 測量孔徑、軸徑的量規(guī)稱光滑極限量規(guī),如圖5.47所示。光滑

37、極限量規(guī)是一種沒有刻度的量具,是檢驗孔或軸所用極限量規(guī)的總稱,簡稱量規(guī)。它是模擬孔、軸裝配和工作狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)樣件,有通規(guī)和止規(guī)。 通規(guī)用來判斷孔、軸的作用尺寸是否從公差帶內(nèi)超出最大實體尺寸;止規(guī)用于判斷孔、軸任一位置的實際尺寸是否從公差帶內(nèi)超出最小實體尺寸。檢驗時,通規(guī)能通過,止規(guī)不能通過,則表明孔、軸的作用尺寸和任一部位的實際尺寸在規(guī)定的極限尺寸范圍內(nèi),孔、軸合格。檢驗孔時用塞規(guī)(見圖5.47(a)、檢驗軸時用卡規(guī)(見圖5.47(b)。 圖5.47光滑極限量規(guī) 測量高度、深度及長度尺寸的量規(guī)分別稱為高度量規(guī)、深度量規(guī)及長度量規(guī),統(tǒng)稱為直線尺寸量規(guī)。直線尺寸量規(guī)的結(jié)構(gòu)一般可分為整體式、臺階式和帶

38、表式3類,直線尺寸量規(guī)基本尺寸形式如圖5.48所示。量規(guī)的一端按被檢驗零件的最小實體尺寸制造為止規(guī),標(biāo)記為Z0;量規(guī)的另一端按被檢驗零件的最大實體尺寸制造稱為通規(guī),標(biāo)記為T0。臺階式量規(guī)上的臺階尺寸J是被測工件的公差值。 圖5.48直線尺寸量規(guī)形式 (2)量規(guī)的使用 量規(guī)的使用方法如下: 使用塞規(guī)和卡規(guī)時,通規(guī)能通過被檢驗零件,止規(guī)通不過被檢驗零件時說明零件是合格的。 整體式和臺階式直線尺寸量規(guī)只控制被檢驗工件的極限尺寸,通常用于檢驗精度較低的一般尺寸或粗加工尺寸,測量時整體式直線尺寸量規(guī)通常采用目測比較、接觸感覺及縫隙透光等方法判斷被目測零件尺寸是否合格。臺階式直線尺寸量規(guī)一般憑手?；蚪柚?/p>

39、刀口尺觀察透光縫隙,來判斷測量桿端面是否處于固定臺階尺寸J之間。 帶表式直線尺寸量規(guī)是用讀數(shù)裝置(如百分表等)指針擺動的大小,來代替臺階式量規(guī)的臺階尺寸J。因此,既可控制被檢工件的極限尺寸,又能讀出尺寸偏差的具體數(shù)值,可用于測量精度較高的工件。使用時,先用校準(zhǔn)件調(diào)整量規(guī)上讀數(shù)裝置的指針起始位置,然后根據(jù)測量時指針的擺動范圍確定被測零件尺寸是否合格。 (3)光滑極限量規(guī)(GB 19571981) 光滑極限量規(guī)(GB 19571981)用于檢驗尺寸至500 mm,公差等級IT6IT16,有配合性質(zhì)要求的孔、軸用量規(guī)。 1)量規(guī)的分類 光滑極限量規(guī)按其使用功能分為以下3種: 工作量規(guī)：在工件加工過程

40、中,操作者對工件進(jìn)行檢驗時所使用的量規(guī),它的通規(guī)和止規(guī)代號分別用“T”和“Z”表示。 驗收量規(guī)：檢驗部門或用戶驗收產(chǎn)品時所用的量規(guī)。在標(biāo)準(zhǔn)中,規(guī)定了工作量規(guī)的公差,沒有規(guī)定驗收量規(guī)的公差,但規(guī)定了量規(guī)的使用順序,即操作者應(yīng)該使用新的或磨損較少的通規(guī);檢驗部門應(yīng)該使用與操作者相同形式且已磨損較多但未超過磨損極限的通規(guī);用戶驗收產(chǎn)品時,通規(guī)應(yīng)該接近工件的最大實體尺寸,止規(guī)應(yīng)該接近工件的最小實體尺寸。這樣可避免操作者使用量規(guī)制成合格的工件后,被檢驗人員或用戶判為不合格品,而用戶的驗收量規(guī)可以最大限度地接收合格品。 校對量規(guī)：它是檢驗工作量規(guī)制造和使用過程中尺寸是否合格的量規(guī),以及判斷工作量規(guī)磨損程度

41、的量規(guī)。孔用工作量規(guī)用計量器具測量很不方便,不需校對量規(guī),只有軸用工作量規(guī),為了測量方便,才規(guī)定了校對量規(guī),其名稱和用途如下: a.“校通 通”規(guī)(TT)。該量規(guī)是制造軸用通規(guī)時使用的量規(guī),其作用是防止通規(guī)尺寸小于它的最小極限尺寸,校對時應(yīng)通過。 b.“校通 損”規(guī)(TS)。該量規(guī)是在通規(guī)使用過程中,校對通規(guī)是否已磨損到磨損極限用的量規(guī),校對時,不應(yīng)通過,否則通規(guī)已磨損到磨損極限。 c.“校止 通“規(guī)(ZT)。該量規(guī)是制造軸用止規(guī)時使用的量規(guī),其作用是防止止規(guī)尺寸小于它的最小極限尺寸,校對時應(yīng)通過。 2)量規(guī)公差帶 量規(guī)的制造精度比工件高得多,因此,對量規(guī)尺寸要規(guī)定較高的制造公差。通規(guī)在使用過

42、程中經(jīng)常通過被檢工件,其工作表面將逐漸磨損。為使其具有一定的使用壽命,要適當(dāng)?shù)亟o出磨損量。止規(guī)不通過工件,因此不留磨損量,校對量規(guī)也不留磨損量。 在確定量規(guī)的制造公差和磨損量的大小及量規(guī)公差帶相對孔、軸公差帶的位置分布時,要考慮以下因素:對工件配合性質(zhì)的影響,誤收、誤廢的影響。因為量規(guī)公差帶的大小及量規(guī)公差帶相對軸、孔公差帶位置的分布會影響軸、孔的保證公差和生產(chǎn)公差,如圖5.49所示。 生產(chǎn)公差是指零件在制造時,可能利用的最小制造公差,它不僅關(guān)系到零件制造的難易程度,而且檢驗時,可能出現(xiàn)零件的作用尺寸和任意一部位的實際尺寸,雖在規(guī)定的極限尺寸范圍內(nèi),但不在生產(chǎn)公差范圍內(nèi),合格的零件被判為不合格

43、品。 保證公差是指零件可能得到的最大制造公差。如圖5.49(a)所示為保證公差等于零件的標(biāo)準(zhǔn)公差,能保證工件設(shè)計時的配合性質(zhì)。如圖5.49(b)所示為保證公差已超出了零件的標(biāo)準(zhǔn)公差,有可能將已超出極限尺寸的零件誤收為合格品,達(dá)不到設(shè)計時的配合性質(zhì)。 圖5.49孔的生產(chǎn)公差和保證公差 目前,國際上量規(guī)公差帶相對工件公差帶的分布,有超越工件公差帶和不超越工件公差帶兩種體系,且有各自的解釋。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定公差帶位置分布如圖5.50所示,采用保證公差等于工件標(biāo)準(zhǔn)公差,這樣用符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的量規(guī)檢驗工件,可保證孔、軸的作用尺寸和任意一部位的實際尺寸不會超出孔、軸的極限尺寸,能有效地保證產(chǎn)品的配合性質(zhì)和互

44、換性,但孔、軸的生產(chǎn)公差縮小了,對加工提出了更高的要求。 圖5.50量規(guī)公差的分布 3)量規(guī)設(shè)計 量規(guī)設(shè)計原則：具有配合要求的孔、軸,為了保證設(shè)計時的配合性質(zhì),檢驗過程中所用的光滑極限量規(guī)必須以極限尺寸判斷原則為設(shè)計依據(jù)。因此,符合極限尺寸判斷原則的量規(guī)形式為:通規(guī)用來判定工件的作用尺寸是否從最大實體尺寸處超出公差帶,故通規(guī)測量面應(yīng)是與被測孔或軸形狀相對應(yīng)的完整表面(通常稱為全形量規(guī)),其尺寸應(yīng)等于工件的最大實體尺寸,長度等于配合長度,與工件應(yīng)是面接觸。止規(guī)是判定工件任一部位的實際尺寸是否從最小實體尺寸處超出公差帶,因此,止規(guī)測量面應(yīng)是點狀的(通常稱為不全形規(guī)),兩點狀測量面之間的尺寸應(yīng)等于工

45、件的最小實體尺寸,與工件應(yīng)是點接觸。通規(guī)和止規(guī)的形式如圖5.51所示。 圖5.51符合極限尺寸判斷原則的量規(guī)形式 量規(guī)對極限尺寸判斷原則的偏離：完全符合極限尺寸判斷原則的量規(guī)不但制造困難,而且有些情況無法使用量規(guī)檢驗,不得不允許量規(guī)的形式在一定條件下偏離極限尺寸判斷原則。例如,為了采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu),通規(guī)的長度可能小于工件的配合長度;為了減輕質(zhì)量和便于使用,大尺寸的孔或軸所用量規(guī),允許使用非全形量規(guī)或球端棒規(guī);用環(huán)規(guī)無法檢驗曲軸,允許使用卡規(guī)代替全形環(huán)規(guī);對于點狀止規(guī),檢驗過程中點的接觸容易磨損,通常是用小平面或球面來代替等。 應(yīng)注意,量規(guī)允許偏離極限尺寸判斷原則,但并不等于被檢驗的工件可不按極限尺

46、寸判斷原則去評定,故簡單地使用偏離量規(guī),就會影響工件的配合性質(zhì)。為此,應(yīng)在工藝和檢驗方面采取必要的措施,使這種影響程度最小。 量規(guī)的仲裁：由于量規(guī)在制造和使用過程中的差異,用不同量規(guī)檢驗同一工件時,不可避免地會出現(xiàn)爭議。只要用符合標(biāo)準(zhǔn)的量規(guī)檢驗工件合格,就應(yīng)該認(rèn)可工件是合格的。若工作量規(guī)與驗收量規(guī)判斷有爭議,應(yīng)該使用以下尺寸的量規(guī)解決: a.通規(guī)應(yīng)等于或接近工件的最大實體尺寸。 b.止規(guī)應(yīng)等于或接近工件的最小實體尺寸。 量規(guī)的技術(shù)條件 a.量規(guī)的形狀公差應(yīng)在尺寸公差帶之內(nèi),其值為量規(guī)公差的50%;當(dāng)量規(guī)公差小于或等于0.002 mm時,其值為0.001 mm。 b.量規(guī)表面粗糙度的值見表5.8

47、。 c.量規(guī)材料可用合金工具鋼、碳素工具鋼、硬質(zhì)合金等。 量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式和使用尺寸范圍可參考有關(guān)設(shè)計手冊。 任務(wù)5.6零件檢驗的專用量具 (1)樣板和檢驗棒 1)樣板 檢驗用樣板是根據(jù)零件的一些特殊的截面,由鉗工或切割機(jī)將薄鋼板作成相應(yīng)截面形狀,再經(jīng)淬火和仔細(xì)研磨而成。分類 a.輪廓樣板。按零件內(nèi)部輪廓尺寸制造,給予負(fù)的允許偏差。 b.“漏板”樣板。檢驗凸模的樣板,按凸模的最大極限尺寸制造。凹模的樣板,按凹模的最小極限尺寸制造。 c.斷面輪廓特殊部位形狀樣板。按最大極限尺寸制造,作為特殊形狀的驗規(guī)。 應(yīng)用 a.用塞尺或透光目測檢查樣板與型腔表面的間隙,廣泛用于檢驗精度要求不高(公差至0.015

48、 mm)的鍛模模膛形狀。 b.彎曲模,特別是大中型彎曲模的凸、凹模工作表面的曲線和折線,幾何形狀和尺寸精度要求較高。加工時,需用樣板及樣件控制。 c.車削加工模具零件時,除加工一些小而精密的形狀采用成形刀加工外,常用手工控制加工。其所需形狀和尺寸可由樣板檢驗,用樣板的基面靠零件基面來檢查成形表面的正確與否。 d.輪廓樣板可用于銑削加工前在型面上的劃線。 2)檢驗棒 檢驗棒用鋼材作成圓柱、圓錐等形狀,經(jīng)淬火精磨用于檢驗較簡單型槽,制造精度和表面粗糙度要求較高的鍛模。檢驗棒檢驗精度可達(dá)0.05 mm。 (2)模型和樣架 在拖拉機(jī)、汽車制造中,用于大型曲面零件制造的大型覆蓋件冷沖模的工作部分,大多有

49、立體曲面構(gòu)成,精度及表面粗糙度等級要求均較高,加工時需采用模型和樣架等專用檢驗工具配合加工。 1)主模型 主模型是被沖制品的原始依據(jù),用于檢驗覆蓋件形狀和尺寸,也是覆蓋件沖模制造中所有工藝裝備的制造依據(jù)。 主模型相比,在長期的保存和使用期間變形小、保管簡單,但制造過程較復(fù)雜。 2)工藝主模型 按沖模制造的需要,在主模型上補充了翻邊線外的形狀(工藝補充部分),同時按沖模設(shè)計的沖壓方向改裝基準(zhǔn)面,即為工藝主模型。工藝主模型的工藝補充部分上劃有沖模中心線。工藝主模型是沖模制造中 所用的各種模型和樣板的母模,同時還可作凸模和壓邊圈仿形加工的靠模。 3)樣架 樣架即研修模型,是檢驗凸模立體形面與工藝主模

50、型一致性的量具,還可作凹模的仿形銑靠模。材料采用變形小、強度高、易復(fù)制型面的塑料(玻璃鋼)或低熔點合金。 4)投影樣板和斷面樣板 投影樣板是根據(jù)工藝主模型有關(guān)輪廓按沖壓方向投影到平面上的形狀和尺寸制造的。用于某些拉延模的凸模外輪廓、壓邊圈內(nèi)輪廓、頂件器外輪廓和凹模內(nèi)輪廓加工時的劃線、檢驗及修磨,也可用于某些修邊模刃口鑲塊的粗加工形狀和安裝位置的確定。 5)立體樣板 立體樣板主要用于控制修邊模的曲面形狀和尺寸。其結(jié)構(gòu)用拉延件做坯料,并做出修邊輪廓線,即在拉延件上,按修邊線開出一系列小窗口,窗口的一邊構(gòu)成斷續(xù)的修邊線,以保持拉延件的工藝補充部分并保證立體樣板的正確形狀。 (3)研配壓力機(jī) 研配壓力

51、機(jī)是大型覆蓋件沖模常用工藝和檢驗設(shè)備。研配壓力機(jī)的外觀示意如圖5.52所示。 研配壓力機(jī)的工作原理如下:壓力機(jī)滑塊3沿導(dǎo)軌可上下運動,以保證進(jìn)行分模或作研修運動時導(dǎo)向準(zhǔn)確。工作時,工件放在工作臺2的臺面上,標(biāo)準(zhǔn)型面如樣架或凸模裝在滑塊上。 工作臺可以沿地面導(dǎo)軌1移動至機(jī)架4外,便于安裝大型模具。壓力機(jī)的壓力是固定的或可調(diào)的,當(dāng)滑塊下行受到一定壓力機(jī)的壓力后,即使繼續(xù)開動壓力機(jī),滑塊也不再向下運動。 研配壓力機(jī)的類型分機(jī)械傳動和液壓傳動兩種,機(jī)械傳動研配壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便,但其壓力固定。液壓傳動研配壓力機(jī)可調(diào),適用范圍廣。 研配壓力機(jī)在零件測量方面的主要用途包括:圖5.52研配壓力機(jī)外觀示

52、意圖1導(dǎo)軌;2工作臺;3滑塊;4機(jī)架 1)檢驗大型覆蓋件沖模型面精度 例如,在大型覆蓋件沖模的凸模表面涂紅丹粉,然后在研配壓力機(jī)上與樣板研合,觀察凸模型面與樣架吻合程度、凸模表面與樣架的接觸是否良好,其接觸面積應(yīng)不小于80%。 2)檢驗凸、凹模間隙 在研配壓力機(jī)上,將裝配好的模具合上,在?？谥苓吇蛐倍容^大部位墊軟金屬條,在研磨壓力機(jī)上,根據(jù)金屬條上的壓痕,檢驗凹模間隙。也可在凹模刃口外放兩個等高墊鐵,使落下的上模板坐在墊鐵上,墊鐵高度以凸模刃口進(jìn)入凹模刃口內(nèi)35 mm為宜。根據(jù)設(shè)計要求的間隙值選擇塞尺,檢查凸、凹模之間的間隙是否均勻。 3)試模 零件檢測合格后裝配的冷沖模具,還必須在研配壓力機(jī)

53、上試模。因為模具在沖壓時所受的力是復(fù)雜的,沖裁模受力后,本來均勻的間隙可能一邊大于另一邊,造成沖裁件出毛邊;打彎模由于回彈力計算不準(zhǔn),沖出零件角度不夠。因此,在研配壓力機(jī)上進(jìn)行試模是冷沖模具制造中的最后檢測手段之一。 任務(wù)5.7工具顯微鏡 工具顯微鏡的工作臺的大小和可移動的距離、測量精度的高低以及測量范圍的寬窄,一般分為小型,大型和萬能型和重型。它們的測量精度和測量范圍雖然不同,但基本結(jié)構(gòu)、測量方法大致相同。工具顯微鏡主要用于測量扁平工件的長度;光滑圓柱直徑、錐度;工件的角度,圓弧半徑,孔間距;各種刀具、工具,如樣板、樣板刀、沖模的幾何形狀;普通外螺紋的中徑、內(nèi)徑、牙形角、螺紋的形狀以及圓錐外

54、螺紋除中徑以外的其他幾何參數(shù)。工具顯微鏡是用來作坐標(biāo)測量的一種光學(xué)儀器。 (1)萬能工具顯微鏡的組成及原理 萬能工具顯微鏡的外形如圖5.53所示。底座12上有互相垂直的縱、橫向?qū)е?使縱向滑臺2,18、橫向滑臺9,15可彼此獨立地沿縱、橫向粗動、微動和鎖緊?？v向滑臺2上裝有縱向玻璃刻線尺和安放工件的玻璃工作臺10,玻璃刻線尺的移動量,即被測工件移動量可由固定在底座上的縱向讀數(shù)顯微鏡3讀出。橫向滑臺9,15上裝有橫向玻璃刻線尺和立柱6,立柱的懸臂上裝有瞄準(zhǔn)用的主顯微鏡7,17。主顯微鏡7,17在橫向的移動量可通過橫向刻線尺14,16及固定在底座上的另一橫向讀數(shù)顯微鏡4讀出。被測工件放在工作臺上或

55、裝在2頂針之間,由玻璃工作臺下面射出一平行光束照明。主顯微鏡7,17可沿立柱升降以調(diào)焦距,因而可由此顯微鏡看到被測工件的輪廓影像。 主顯微鏡7,17用于瞄準(zhǔn)工件,其上部可裝目鏡頭及投影器。目鏡頭的種類包括:測量角度、螺紋及坐標(biāo)的測角目鏡;測螺紋和測圓弧的輪廓目鏡;測孔間距或?qū)ΨQ圖形的間距的雙像目鏡頭等。投影器可將工件影像投影在影屏上,用相對法測量,或利用工作臺的移動、轉(zhuǎn)動及讀數(shù)顯微鏡測工件的尺寸。 萬能工具顯微鏡的縱向?qū)к壷胁抗ぷ骰_可分為平工作臺或圓工作臺。平工作臺上有玻璃臺板和T形槽,可用螺釘和壓板夾緊工件; 圓工作臺用于分度測量或極坐標(biāo)測量。 圖5.53萬能工具顯微鏡1縱向微動手輪;2,

56、18縱向滑臺;3縱向讀數(shù)顯微鏡;4橫向讀數(shù)顯微鏡;5光圈調(diào)節(jié)環(huán);6立柱;7,17主顯微鏡;8立柱傾斜調(diào)節(jié)手柄;9,15橫向滑臺;10工作臺;11頂尖座;12底座;13橫向微動手輪;14,16刻度尺 (2)工具顯微鏡的讀數(shù)裝置 在小型、大型工具顯微鏡上,工作臺縱橫向移動距離的讀數(shù)裝置常用類似千分尺的測微螺旋機(jī)構(gòu),分度值為0.01 mm或0.005 mm。萬能工具顯微鏡則一般采用阿基米德螺旋顯微鏡,分度值為1 m。目前,各種類型的工具顯微鏡的讀數(shù)裝置廣泛采用微電腦數(shù)顯示儀。 阿基米德螺旋顯微鏡的讀數(shù)方法:在顯微鏡讀數(shù)鏡頭中看到3種刻度:一種是毫米玻璃刻線尺上的刻度,其間距代表1 mm;另一種是目鏡

57、視野中間隔為0.1 mm的刻度;再一種是有10圈多一點的阿基米德螺旋顯微線刻度和螺旋線里面圓周上100格圓周刻度,每格周圍刻度代表阿基米德螺旋移動0.001 mm。讀數(shù)時,旋轉(zhuǎn)螺旋分劃板微調(diào)手柄,使毫米刻線位于阿基米德螺旋雙刻線之間,其讀數(shù)為7.451 mm。如圖5.54所示為阿基米德顯微鏡的讀數(shù)方法。 圖5.54阿基米德顯微鏡的讀數(shù)方法 任務(wù)5.8三坐標(biāo)測量機(jī) 三坐標(biāo)測量機(jī)是近30幾年發(fā)展起來的一種高效率的新型精密測量儀器。它廣泛地用于機(jī)械制造、電子、汽車和航空航天等工業(yè)中。它可以進(jìn)行零件和部件的尺寸、形狀及相互位置的檢測,例如箱體、缸體、形體、導(dǎo)軌、葉片、凸輪、齒輪等空間型面的測量。此外,

58、還可用于劃線、定中心孔、光刻集成線路,并可對連續(xù)曲面進(jìn)行掃描及制備數(shù)控機(jī)床的加工程序等。由于它的通用性強、測量范圍大、精度高、效率高、性能好、能與柔性制造系統(tǒng)相連接,已成為一類大型精密儀器,故有“測量中心”之稱。 三坐標(biāo)測量機(jī)作為現(xiàn)代大型精密儀器,已越來越顯示出它的重要性和廣闊的發(fā)展前景。它可方便地進(jìn)行空間三維尺寸的測量,可實現(xiàn)在線檢測及自動化測量。它的優(yōu)點如下: 通用性強,可實現(xiàn)空間坐標(biāo)點位的測量,方便地測量出各種零件的三維輪廓尺寸和位置精度。 測量精確可靠。 可方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與程控。因而它可納入自動化生產(chǎn)和柔性加工線中,并成為其中一個重要的組成部分。 目前,國內(nèi)外三坐標(biāo)測量機(jī)正迅速發(fā)展

59、。國外著名的生產(chǎn)廠家有德國的蔡司(Zeiss)和萊茨(Leitz)、意大利的DEA、美國的布朗和夏普(Brown 2測頭;3 z軸;4副滑架;5主滑架 2)三坐標(biāo)測量機(jī)的測量系統(tǒng) 三坐標(biāo)測量機(jī)的測量系統(tǒng)包括測頭和標(biāo)準(zhǔn)器。CIOTA系列三坐標(biāo)測量機(jī)以金屬光柵為標(biāo)準(zhǔn)器,光學(xué)讀數(shù)頭用于各坐標(biāo)軸實現(xiàn)測量數(shù)值。三坐標(biāo)測量機(jī)的測頭用來實現(xiàn)對工件的測量,是直接影響測量機(jī)測量精度、操作的自動化程度和檢測效率的重要部件。 測頭的類型：按測量方法,三坐標(biāo)測量機(jī)的測頭可分接觸式和非接觸式兩類。 接觸式測量頭又分機(jī)械式測頭和電氣式測頭。機(jī)械接觸式測頭為具有各種形狀(如錐形、球形)的剛性測頭、帶千分表的測頭以及劃針式工

60、具。機(jī)械接觸式測頭主要用于手動測量,由于手動測量的測量力不易控制,測量力的變化會降低瞄準(zhǔn)精度,因此只適用于一般精度的測量。電氣接觸式測頭的觸端與被測件接觸后可作偏移,傳感器輸出模擬位移量信號。這種測頭既可以用于瞄準(zhǔn)(過零發(fā)信),也可以用于測微(測給定坐標(biāo)值的偏差),因此電氣接觸式測頭主要分為電觸式開關(guān)測頭和3向測微電感測頭,其中電觸式開關(guān)測頭較廣泛采用。 非接觸式測頭,主要由光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成,如投影屏式顯微鏡、 電視掃描頭。適用于軟、薄、脆的工件測量。 它用于瞄準(zhǔn)的電觸式開關(guān)測頭,是利用電觸頭的開合觸點進(jìn)行單一瞄準(zhǔn)的,其結(jié)構(gòu)及工作原理如圖5.56所示。測頭主體由上主體2與下底座10及3根防轉(zhuǎn)桿1組

61、成。測桿11裝在測頭座7上,其底面裝有按120均布的3個圓柱體8,圓柱體與裝在下底座上的6個鋼球9兩兩相配,組成3對鋼球接觸副。測頭座為半球形,頂部的壓力彈簧5向下壓緊,使接觸副保持接觸。彈簧力大小用螺桿4調(diào)節(jié)。電路導(dǎo)線由插座3引出。 電觸式開關(guān)測頭的工作原理相當(dāng)于零位發(fā)信開關(guān)。3對鋼球分別于下底座10上的印刷線路接觸,此時指示燈熄滅。當(dāng)觸頭與被測件接觸時,外力使觸頭發(fā)生偏移,此時鋼球接觸副必然有1對脫開,而發(fā)出過零信號,表示已計數(shù)。同時指示燈發(fā)出閃光信號,表示測頭已碰上工件偏離原位。當(dāng)測頭與被測件脫離,外力消失,壓力彈簧5使測頭回到原始位置。 圖5.56電觸式開關(guān)測頭的結(jié)構(gòu)及工作原理1防轉(zhuǎn)桿

62、;2上主體;3插座;4螺桿;5壓力彈簧;6指示燈;7測頭座;8圓柱體;9鋼球;10下底座;11測桿 如圖5.57(a)所示為點測量電觸開關(guān)式單測頭。如圖5.57(b)所示為兩軸可轉(zhuǎn)角測頭,其測頭座可使測頭以7.5的步長,在180之間的水平方向回轉(zhuǎn),在0+105的垂直方向傾斜。如圖5.57(c)所示為多頭測頭,其測頭座可同時安裝5個測頭。 圖5.57電觸開關(guān)式單測頭及測頭座 3)三坐標(biāo)測量機(jī)的計算機(jī)系統(tǒng)和軟件 計算機(jī)是三坐標(biāo)測量機(jī)的控制中心,用于控制全部測量操作、數(shù)據(jù)處理和輸入輸出。三坐標(biāo)測量機(jī)的控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C(jī)、專用的軟件系統(tǒng)、專用程序或軟件包。中國航空精密機(jī)械研究所

63、的三坐標(biāo)測量機(jī)專用控制系統(tǒng)軟件TUTOR為WINDOWS版配以中文菜單,支持局域網(wǎng),可共享資源,同時執(zhí)行不同任務(wù),還配有DMIS接口,可直接把各種具有DMIS接口的CAD設(shè)計參數(shù)轉(zhuǎn)換為TUTOR檢測程序。 測量機(jī)提供的應(yīng)用軟件包括:通用程序。用于處理幾何數(shù)據(jù),按照功能分為測量程序(求點的位置、尺寸、角度等);系統(tǒng)設(shè)定程序(求工件的工作坐標(biāo)系,包括軸校正、面校正、原點轉(zhuǎn)移程序等);輔助程序(設(shè)定測量的條件,如測頭直徑的確定、測頭數(shù)據(jù)的修正等)。 公差比較程序。先用編輯程序生成公稱數(shù)據(jù)文件,再與實測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,從而確定工件尺寸是否超出公差。監(jiān)視器將顯示超出的偏差大小,打印機(jī)打印全部測量結(jié)果。 輪

64、廓測量程序。測頭沿被測工件輪廓面移動,計算機(jī)自動按預(yù)定的節(jié)距采集若干點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)機(jī)關(guān)處理,給出輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù),檢測零件各要素的幾何特征和形位公差以及相關(guān)關(guān)系。 自學(xué)習(xí)零件檢測程序的生成程序、統(tǒng)計計算程序、計算機(jī)輔助編程程序等。 (5)三坐標(biāo)測量機(jī)分類 三坐標(biāo)測量機(jī)按其工作方式分為點位測量方式和連續(xù)掃描測量方式。點位測量方式是由測量機(jī)采集零件表面上一系列有意義的空間點,通過數(shù)學(xué)處理,求出這些點所組成的特定幾何元素的形狀和位置。連續(xù)掃描測量方式是對曲線、曲面輪廓進(jìn)行連續(xù)測量,多為大中型測量機(jī)。 如圖5.58所示為三坐標(biāo)測量機(jī)的結(jié)構(gòu)形式,測量機(jī)3個方向測量軸的相互配置位置,使三坐標(biāo)測量機(jī)的總體布局結(jié)構(gòu)

65、形式分為懸臂式(見圖5.58(a)、(b)、橋式(見圖5.58(c)、(d)、龍門式(見圖5.58(e)、(f)、立柱式(見圖5.58(g)、坐標(biāo)鏜床式(見圖5.58(h)等,每種形式各有特點與適用范圍。 圖5.58三坐標(biāo)測量機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 懸臂式的特點是結(jié)構(gòu)緊湊、工作面開闊、裝卸工件方便、便于測量,但懸臂易于變形,且變形量隨測量軸y軸的位置變化,因此y軸測量范圍受限。橋框式測量機(jī)構(gòu)剛性好,x,y,z的行程大,一般為大型機(jī)。龍門式的特點是龍門架剛度大,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好,精度較高。由于龍門或工作臺可移動,使裝卸工件方便,但考慮龍門移動或工件移動的慣性,龍門式測量機(jī)一般為小型機(jī)。立柱式適合于大型工件的測

66、量。坐標(biāo)鏜式的結(jié)構(gòu)與鏜床基本相同,結(jié)構(gòu)剛性好,測量精度高,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,適用于小型工件。在模具的制造和檢驗中,常用的形式為:橋式、龍門式和立柱式。 三坐標(biāo)測量機(jī)按測量范圍可分為大型、中型和小型。 按其精度可分為兩類:一類是精密型,一般放在有恒溫條件的計量室,用于精密測量,分辨力一般為0.52 m。另一類為生產(chǎn)型,一般放在生產(chǎn)車間,用于生產(chǎn)過程檢測,并可進(jìn)行末道工序的精加工,分辨率5 m或10 m。 (6)三坐標(biāo)測量機(jī)的測量方式 一般點位測量有3種測量方式,即直接測量、程序測量和自學(xué)習(xí)測量方式。 1)直接測量方式 直接測量即手動測量,利用鍵盤由操作員將決定的順序指令輸入,系統(tǒng)逐步執(zhí)行的操作方式,測量時根據(jù)被測零件的形狀調(diào)用相應(yīng)的測量指令,以手動或NC方式采樣。 2)程序測量方法 程序測量是將測量一個零件所需要的全部操作,按照其執(zhí)行順序編程,以文件形式存入磁盤,測量時運行程序,控制測量機(jī)自動測量的方法。零件測量程序的結(jié)構(gòu)一般包括以下內(nèi)容: 程序初始化。如制訂文件名、存儲器置零,對不同于缺省條件的某些條件給出有關(guān)選擇指令。 測頭管理和零件管理。如測頭定義或再校正、臨時零點定義、數(shù)學(xué)找正、建立永