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1、非标千分尺的设计及测量分析摘要：本文介绍了一种使用简单且制造简便的用于单一测量 大量程长度的自制非标量具。从自制量具的设计目地、思路、测 量手法及注意事项等方面进行了分析并与标准量具进行比较。最 后制造并校正量具投入生产确实达到预期目标收到满意效果。关键词：自制量具；标准量具；非标；设计；要求1背景为了保证产品质量机器中的每一个零件都必须根据图纸上规 定的公差要求加以加工。仅仅依靠数控设备保证加工质量是远远 不够的必须借助于有一定精度的测量工具进行测量并统一精度。 对于大量程长度及中心距的测量使用标准外径千分卡测量长度时 体积庞大操作不便成本过高。因此需要设计一种使用简单和制造 方便的非标量具
2、。2自制非标千分尺与标准千分尺的特点比较及其制作过程2.1 自制非标千分尺的设计要求由于标准外径千分卡量程越大体积越大、操作不便所以自制 外径千分卡除了达到图纸基本的精度要求还需具备以下要求：(1)重量较标准尺为轻、测量时操作方便。(2)成本低廉设计简易可适应不同长度的要求。哈尔滨量量具厂的标准千分尺实物及设计图如图1所示。2.2 自制非标千分尺与标准千分尺的特点比较自制非标千分尺与标准千分尺的特点比较如表1所示。自制 千分尺示意图如图2所示。由表1可知自制非标千分尺具有如下特点：(1)重量较标准尺轻、测量时操作方便。(2)成本低廉容易设计可适应不同长度的要求。(3) Q235-A料较为单薄为
3、保证精度维护周期相对较短。(4)该设计对无缝管材质的均匀要求较高尤其尺身中部刚性 有较高要求。(5)对制造时千分尺工艺要求高尤其是焊接等工艺。两侧头 的同轴度亦较难保证。2.3自制非标千分尺设计及制作过程2. 3. 1定型先计算出所需长度(需要测量工件中心距尺寸以及孔的直径 大小)算出非标千分尺需要测量的实际尺寸。由于微分头范围只 有050nmi统计可能需要用到此测量范围。如有两个尺寸相差范 围只有050mm为了节约成本可由一尺测量这两个长度。2. 3. 2量块量块是由两个相互平行的测量面之间的距离来确定其工作长 度的高精度量具其长度为计量器具的长度标准通过对计量仪器、 量具和量规等示值误差的
4、检定等方式使机械加工中各种制成品的 尺寸能够溯源到长度基准。本次设计量块作为标准件用来校准、调整非标千分尺的零 位。得到所需测量长度选取适应数量和尺寸的标准量块。2. 3. 3选材因为非标千分尺测量范围一般都在1500mm以上所以应选取刚 性好、焊接方便的材料、焊接完成后焊接应力容易释放的材料。 因此我们选取Q235普通碳素结构钢两头也选取Q235号钢钢板制 作方便焊接与退火。2. 3. 4焊接由于自制非标千分尺尺身较长我们应该考虑到在纵向方向上 采取框架式的结构来确保尺身纵向的刚性。另外在横向上的刚性 我们只能采用减少尺身总量减少横向两钢管的距离的方法确保使 千分尺尺身结构坚固。在焊接过程中
5、尺身上的钢管不能采取拼接 的方法因为会严重影响尺身的刚性和直线度。同时在框架焊接完 成后要先对尺身钢管框架进行退火调平调直后才焊接两头测量臂 焊接两头测量臂的同时要保证两测量头的同心度。2. 3. 5微分头安装微分头要使用预热装法将需安装的微分头与已留下过盈 配合的支架进行安装。然后再用螺丝将微分头上紧。2. 3. 6测砧该尺的测砧、测头采用球式。但由于本千分尺为了测量长度 及中心距离与工件加工面接触采用球式测砧和微分头更易找到的 正确测量位置。测砧通过幼牙螺纹上紧测砧调整时幼牙螺纹旋转 一周行程较粗牙螺纹要短使用幼牙螺纹较正时可以更容易达到精 确的效果。2. 3. 7安装后注意事项尺身安装完
6、成后根据实际运用情况要对非标千分尺做出相应 的检验规程。同时要进行校对后才能正常使用。3自制非标千分尺的测量及校正调零手法分析由于本尺属于自制量具为正方结构所以非标千分尺的使用手 法直接影响校正精度及使用精度。3. 1不同方位对自制非标千分尺的测量手法为了更好分析尺身的刚性变形对校对造成误差的影响本文采 取六个方位进行校对测量。(1)左平放测量左平方测量即测量微分头在左侧尺子平放在工作台上操作者 手拿量块对尺子进行校对。(2)右平放测量右平放测量即测量微分头在右侧尺子平放在工作台上操作者 手拿量块对尺子进行校对。(3)左竖立测量左竖立测量即测量微分头在左侧操作者手拿尺子竖起校对量 块。(4)右
7、竖立测量右竖立测量即测量微分头在右侧操作者手拿尺子竖起校对量 块。(5)左抬尺测量左抬尺测量即测量微分头在左侧操作者手拿尺子平抬尺子校 对量块。(6)右抬尺测量右抬尺测量即测量微分头在右侧操作者手拿尺子平抬尺子校 对量块。其测量数据结果如表2、3所示。由表2可知测量范围为1630mm1680mm的外径千分尺由于本 身焊接过程中有拼接现象尺身强度不够因此造成在校对过程中数 据不稳定的现象。由表3可知测量范围为1420mm1470nlm的外径千分尺没有出 现拼接现象所以尺身稳定校对数据在合格的范围内。因此当尺子 所测量范围越大尺身平放时的刚性就越差在平放使用尺子时误差 就越大。而竖立使用尺子时由于
8、尺身的方形结构因此刚性好测量 误差小。3.2校正较零首先要调整室温以及尺温为2(TC使用专业隔热工具去微调微 分头竖放自制千分尺通过平台放入标准量块；然后将微分头调至 零线通过微调测砧校正量块；其次微松开微分头调至+0. 05mm在标 准室温内放置2h以上。等微分头及尺身充分形变再用微分头进行 校零即可。这样能使尺身充分变形消去温度对微分头及尺身的影 响完成校正。4结论通过自制非标千分尺的使用对于零件之间不配合的现象大大 降低目前基本没有发现因尺寸不匹配无法安装等问题。大大提高 产品质量确保了机器中的每一个零件都能根据图纸上规定的公差 要求进行制造。且其具有精度统一；重量较标准尺轻、测量时操 作方便；大大减小了投入成本等优点为以后的生产提供了便利。参考文献1李新勇.机械制造检测技术手册北京：机械工业出版社 20_. 1.2李云.机械制造工艺及设备设计指导手册北京：机械工业 出版社20_.6 第6页共6页