一种检测轴类零件扁头对称度的方法

第３４卷第２期辽宁科技大学学报Ｖ０１．３４Ｎｏ．２２０１１年４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｉａｏｎｉｎｇＡｐｒ．，２０１１

一种检测轴类零件扁头对称度的方法

王志斌，徐彝，罗晓峰，孙静，曹格林

（鞍钢重型机械有限责任公司轧辊厂，辽宁鞍山１１４００１）

摘要：针对现场轧辊等大型轴类零件的扁头对称度进行测量实际困难，比较了组合测量法和百分表配合

百分表座测量法，提出一种基于数显高度尺测量的新的对称度检测方法。利用数显高度尺测量两侧弦高，记

录最大示数。得到对称度数值，与数控机床：嘲量数据检验对比。单侧的最大误差为０．０１８ｍｍ，对称度的最大

误差为０．０１１ｍｍ。对称度的平均误差为０．００３ｍｍ，仅为允许误差的３％，满足对称度测量要求。

关键词：轴类零件Ｉ扁头，对称度；测量

中图分类号：ＴＨｌ３３．２：ＴＧ８０６文献标识码：Ａ文章编号：１６７４—１０４８（２０１１）０２—０１７５—０４‘

扁头作为轧辊等大型轴类零件的传动部分，与联轴器相连，在轧辊辊型修复时需要频繁装卸，其对称度直接影响使用效果及拆卸的效率。为避免对称度超差，影响使用．必须对轧辊等大型轴类零件的扁头对称度进行测量。保证加工误差在设计的范围内，但是在现实生产与验收检测时存在一定的困难，如何快速、准确地测量成为关注的焦点。对称度直接进行测量难度很大，大多数情况下使用相对测量的方式进行测量。主要的测量方式有：（１）依靠工艺尺寸链进行实际检测计算；（２）依靠数控机床各轴坐标显示值进行检测计算；（３）利用数显机床各轴坐标显示，同时配合百分表（千分表）进行校验［１］。以上各种方法虽然能够保证扁头对称度检验的顺利进行，但是只能够在机床上进行检验，工件一旦离开机床将无法实现检验，检验员在线检测将影响加工效率，同时不能作为用户验收的检测方法［２］。

利用坐标测量机床进行检验和利用多功能测量仪进行检验两种方法能够实现扁头对称度离线测量，但是检测设备的价格高，对于加工检验的工件数量有限和规模不大的企业，使用成本相对较高，购买的意愿不强；大型加工企业检验的工件数量大，一台设备无法满足使用需求，而多台设备会使成本很高。这就要求寻找简便、快捷、精度高、成本相对低廉的离线检测方法来满足扁头对称度检测需求。本文对此进行分析、探讨。

１方案设计

图１为轧辊扁头示意图，其公差值２ｄ为扁头的对称度，由于轧辊等轴类零件中间部分为实体，无法直接测量扁头两侧平面距离中心平面的尺寸，也就没有办

从图ｌ可见，由轴颈尺寸为Ａ的轴，加工扁头尺寸为

２Ｂ的扁头，扁头两侧加工余量相同，如果能够测量出扁头

图１扁头示意图

Ｆｉｇ．１Ｆｉａｔｈｅａｄｄｉａｇｒａｍ

１．１组合测量

由于扁头平面已经加工完成，平面到未加工扁头轴颈的弦高已经确定。如果制作一个组合工具，底法直接得出扁头的对称度，只能间接进行测量计算，进而计算出检查结果。两侧加工后的弦高值，根据对称度的定义，将两侧弦高值相减后除以２即可得到扁头的实际对称度。收稿日期：２０１０—０７—２０。作者简介：王志斌（１９７６一），男。河南方城人，工程师。

・１７６・辽宁科技大学学报第３４卷

座平面与扁头平面相贴，简支梁作为另一面悬伸到未加工扁头的轴颈处（如图２所示），通过测量轴颈尺寸Ａ和组合后的尺寸Ｃ，进行计算便可得出对称度的数值。

（１）使用外径千分尺测量出尺寸Ｃ，与已知的组合工具高

度ｈ，及直径尺寸Ａ，计算出弦高值Ｈ。

Ｈ，＝Ａ一（Ｃ—Ｊ１１）一Ａ＋ｈ—Ｃ（１）

通过计算可以得出另一侧的弦高值Ｈ。

Ｈ２一Ａ～２Ｂ—Ｈｌ（２）

圈２组合测量法示意图

ｓ一（Ｈｌ—Ｈ２）／２（３）Ｆｉｇ．２最终计算出对称度ｓＤｉａｇｒａｍｏｆｃｏｍｂｉｎｅｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ

整个过程需要测量出三个数据，经过三次计算才可以得出最终的对称度ｓ数值，比较繁琐，出错概率很大。同时。由于制作水平有限，ｈ值很难是整数，这给现场计算增加了难度。但是当扁头平面一侧对应的轴颈Ｉ二存在键槽时，此方法可以得出对称度Ｓ数值（组合工具安放到有键槽一侧的扁头平面上）。（２）使用外径干分尺测量出尺寸Ｃ，，然后测量另一侧的尺寸Ｃ：，二者示数之差，除以２，得到对称度Ｓ数值。整个过程需要测量两个数据，经过一次计算，得出对称度ｓ数值，相对简便。但是当扁头平面一侧对应的轴颈上存在键槽时，此方法无法得出对称度ｓ数值，而且测量一侧弦高后需要将轧辊旋转１８０。，再测量另一侧，测量效率低，操作者的劳动强度大，不适合大批量的测量要求，而且制作的辅助工具，要求与扁头接触的平面和悬伸出的简支梁上平面完全平行，制作难度很大，简支梁长度越长，杆的自身挠曲变形越大，对组合工具的保存难度加大，使测量精度受到很大的制约。

组合测量法虽然能够实现扁头对称度的测量要求，但是由于测量时需要两人相互配合，一人扶着辅助工具，一人测鼍。如果二人配合不好，使组合工具未能与轴的回转轴线重合或工具平面未能与扁头平面很好地接触时，将造成较大的测量误差，而且组合测量法或者是测量数据较多，计算量大，计算准确性差，或者是测量效率低，劳动强度大，都不太适合大批量的测量要求，该方案仅可供选择性使用。

１．２百分表配合百分表座测量

百分表配合百分表座测量法在测量两侧弦高时将百分表固定在百分表座上，调整好角度进行紧固（由于工件的弦高差别可能很大，为保证测量精度，在更换测量工件时需要重新调整角度），将百分表的表座放在扁头的平面上，百分表的触头接触轴颈表面并沿垂直轴线的方向缓慢移动，记录最大示数；重复操作。测量另一侧的弦高，并记录最大示数，二者示数之差，除以２，得到对称度ｓ数值。整个过程需要测量两个数据，经过一次计算。得出对称度ｓ数值，相对简便。这种方法虽然能够实现测量要求，但是由于百分表的触头脱离接触表面后数据发生变化，这给读数造成很大困难，为保证测量相对准确，往往需要两个人进行配合，一人推动百分表座，一人进行读数，在测量一侧弦高后需要将轧辊旋转１８０。，再测量另一侧，测量效率低，操作者的劳动强度大。当扁头平面一侧对应的轴颈上存在键槽时，此方法将很难得出精确的扁头对称度ｓ数值，主要是由于弦高较大，百分表的测量量程有限，不能满足测量要求，即便是采用大最程百分表，使用时很难保证百分表的触头与测量平面的垂直，测量出的弦高值是直角三角形的斜边，比实际值偏大，造成较大的误差，得出的数据准确性差。测量时将百分表的表座平放在扁头平面上，将百分表的触头与扁头平面相贴，并将百分表归零，然后测量没有键槽侧弦高，百分表显示的数值即为此侧弦高Ｈ－，Ｈｚ—Ａ一２Ｂ—Ｈ。，对称度ｓ一（Ｈｚ—Ｈ－）／ｚ。

百分表的触头可以理解为一个点，在测量时，该点与轧辊的母线上的最大点之间的读数才是要得到的测量值。由于是点与点之间的测量，测量过程相对较长，受外界的影响相对较大，增大了偶然因素的影响，使测量精度受到很大的制约。

百分表配合百分表座测量法测量效率低。劳动强度大，准确性差，只适用于扁头对应的轴颈位置没有键槽的工件的检测要求，不太适合大批量的测量要求，该方案仅可供选择性使用。

第２期王志斌，等：一种检测轴类零件扁头对称度的方法

１．３数显高度尺测量

数显高度尺测量法在测量两侧弦高时将数显高度尺的表座放在扁头的平面上，使用数显高度尺的触头。测量扁头平面（此时表座与触头处于同一平面上），并将数显高度尺的示数清零。然后使数显高度尺的表座位于扁头平面上，数显高度尺的触头接触轴颈表面并沿垂直轴线的方向缓慢移动，记录最大示数；重复操作，测量另一侧的弦高，并记录最大数值；二者示数之差，除以２，得到对称度ｓ数值。该种测量方法可以在ｌｒａｉｎ内测量出两侧的弦高，整个过程需要测量两个数据，经过一次计算，得出对称度ｓ数值，相对简便。当扁头相对轴颈的一侧母线上存在键槽时，完成扁头加工并测量两侧弦高，保证对称度后再加工键槽，十分方便。

当扁头相对轴颈的一侧母线上存在键槽时，使用厂验收可以通过测量一侧弦高，测量扁头实际尺寸２Ｂ，测量轴颈尺寸Ａ，然后由Ａ一２Ｂ一弦高，得出另一侧弦高值，两侧弦高之差，除以２，得到对称度ｓ数值。

高度尺的触头可以视为一个小平面，在测量时，该平面与轧辊的一条母线很容易实现接触，而且接触牢固，受外界的影响相对较小。同时，该触头在脱离测量表面后能够保证测量的最大数值不变，从而能够保证测量的准确性。

高度尺的量程有很多种（０－－－２００ｍｍ，０～３００ｍｍ，０～５００ｍｍ，Ｏ～１０００ｍｍ等），实践中发现选择量程并不是越大通用性越好。因为量程大，重量大，测量时控制困难，检测误差相对较大；量程大，当多个工件摆放较密时，容易造成相互干涉，需要将干涉工件大间距摆放，方可实现测量；量程大，数显高度尺的价格高，使用成本高。扁头弦高落差一般都在１００ｍｍ以内，选择ｏ～２００ｍｍ量程的数显高度尺使用效果最佳。

数显高度尺测量法测量效率高，劳动强度小，准确性高，适合大批量的测量要求，该方案为推荐使用方案。

２检验精度验证

因数显高度尺测量法为推荐使用方案，为验证其测量的准确性，进行测量验证，共测量１０支轧辊，并与数控机床测量数据检验对比，测量数据见表１。

表１测量数据对比。ｍｍ

Ｔａｂ．１Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｄａｔａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ，ｍｍ

从表１可见，数显高度尺测量法单侧的最大测量误差为０．０１８ｍｍ，对称度的最大误差为０．０１１

・１７８・辽宁科技大学学报第３４卷ｍｍ，对称度的平均误差为０．００３ｍｍ，与通常的０．Ｉｍｍ的对称度要求相比，误差为３％，完全能够满足对称度的测量要求。

３结语

通过对测量对称度的要求进行分析，寻找到能够满足对称度测量快速、准确及操作方便的测量方法，对加工厂提高工作效率有很大的帮助，为使用厂家离线检验提供了可靠的依据。虽然工件扁头对应的两侧母线上均存在键槽时无法作为使用厂家的验收依据，但是此类工件所占比例在本厂不超过ｌＯ％，通用性还是较好的。

参考文献：

Ｅ１３成大先．机械设计手捆Ｉ－［Ｍ－］．５版．北京：化学工业出版社，２００６：１６０．

Ｅ２－１孟少农．机械加工工艺手册：第３卷［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９８：５．

Ｍｅｔｈｏｄｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｆｌａｔｈｅａｄｓｙｍｍｅｔｒｙｆｏｒｓｈａｆｔｐａｒｔｓ

Ｗ．ＡＮＧ铂ｉ－ｂｉｎ，ＸＵＢｅｎ，ＬＵ．０Ｘｉａｏ—ｆｅｎｇ，ＳＵＮＪｉｎｇ，ＣＡ０Ｇｅ—ｌｉｎ

（ＲｏｌｌＷｏｒｋｓｏｆＡｎＧａｎｇＨｅａｖｙＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ＬＴＤ，Ａｎｓｈａｎ１１４００１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｆｌａｔｈｅａｄｓｙｍｍｅｔｒｙｆｏｒｓｈａｆｔｐａｒｔｓ，ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｓｙｍｍｅｔｒｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｄｉａｌｉｎｄｉｃａｔｏｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｈｅｉｇｈｔｓｃａｌｅ，ｔｈｅｓｔｒｉｎｇｈｅｉｇｈｔｓｏｎｂｏｔｈｓｉｄｅｓａｒｅｍｅａｓ—ｕｒｅｄ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｎｕｍｂｅｒｉｓｒｅｃｏｒｄｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｙｍｍｅｔｒｙｖａｌｕｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｄａ—ｔａｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＮＣｍａｃｈｉｎｅ，ｔｈｅｕｎｉｌａｔｅｒａｌｍａｘｉｍｕｍ

ｅｒｒｏｒｅｒｒｏｒｉｓ０．０１８ｍｍ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｅｒｒｏｒｅｒｒｏｒｏｆｓｙｍ—ｍｅｔｒｙｉｓ０．０１ｌｍｍ．ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｉｓ０．００３ｍｍ，ａｎｄｔｈｅｉｓ３％，ｉｔｓａｔｉｓｆｉｅｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆ

ｓｙｍｍｅｔｒｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅａｓｕｒｅ；ｆａｓｔ；ａｃｃｕｒａｃｙ；ｓｉｍｐｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ

（ＲｅｃｅｉｖｅｄＪｕｌｙ２０，２０１０）

［上接第１７４页］

Ｄｅｓｉｇｎｏｆｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅｆｏｒ

ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌｐｉｐｅｓｏｆｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍ

ＬＪＵＹｉｎｇ－ｊｉｅｌ，ＸＩＥＡｎ－ｇｕ０１，Ｌ儿，Ｙｉｎｇ—ｃｈａ０２，ＬＶＺｉ—ｑｉａｎ９３

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄ

２．ＳｈｅｎｙａｎｇＧａｓＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ。ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｉａｏｎｉｎｇ，Ａｎｓｈａｎ１１４０５１．ＣｈｉｎａｔＨｅａｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭｉｎｉｓｔｒｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００２６。Ｃｈｉｎａ；

ｏｆ３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｉａｏｎｉｎｇ，Ａｎｓｈａｎ１１４０５１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｗａｔｅｒｐｉｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｈｏｕｓｅｈｏｌｄｍｅｔｅｒｉｎｇａｎｄｏｕｔｄｏｏｒｗａｔｅｒｍｅｔｅｒｉｓｉｎｔｒｏ—ｄｕｃｅｄ，ａｆｅａｓｉｂｌｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｖｉｃｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｌｕｉｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｈｅｃｈａｒ－

ｃａｎａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｉｐｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｎｅｗｐｉｐｅ

ｔａｂｅｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｄａ—ｏｆｄｅｖｉｃｅｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａＩａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｏｕｓｅｈｏｌｄｍｅｔｅｒｉｎｇ；ｗａｔｅｒｐｉｐｅ；ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅ

（ＲｅｃｅｉｖｅｄＦｅｂｒｕａｒｙ２３．２０１１）

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年，卷(期)：王志斌， 徐彝， 罗晓峰， 孙静， 曹格林， WANG Zhi-bin， XU Ben， LUO Xiao-feng， SUN Jing， CAO Ge-lin鞍钢重型机械有限责任公司轧辊厂,辽宁,鞍山,114001辽宁科技大学学报JOURNAL OF UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY LIAONING2011,34(2)

参考文献(2条)

1.孟少农 机械加工工艺手册:第3卷 1998

2.成大先 机械设计手册 2006

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_asgtxyxb201102015.aspx