凸輪型線的在線檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種凸輪型線的在線檢測方法，包括凸輪型線輪廓檢測和凸輪型線相位角的檢測。凸輪型線相位角的測量方法是：通過作圖模擬出凸輪的實際輪廓；根據(jù)凸輪型線做出測量切線；根據(jù)凸輪軸的設(shè)計圖紙，計算出凸輪型線測量角的值，并按圖紙要求確定公差；利用水平角度儀測出測量切線與水平線的夾角確定凸輪相位是否合格。本發(fā)明使用時，在凸輪加工完成后，直接在加工設(shè)備上利用水平角度尺即可實現(xiàn)凸輪相位角的快速檢測，不僅檢測精度高，且檢測成本低廉，大大提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明適用于大型凸輪軸或已裝配好的凸輪軸。
【專利說明】凸輪型線的在線檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械加工件的檢測方法，具體地說是凸輪型線的在線檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]凸輪軸是柴油機的重要零件(凸輪軸的結(jié)構(gòu)如圖1所示)，每個凸輪軸都帶有定位銷孔1，若干個凸輪片2和軸承徑3。定位銷孔I在凸輪軸的兩端，用于保證各凸輪軸相互連接時凸輪片2處于正確的相位；凸輪片2在凸輪軸上，凸輪片2通過凸輪型線6 (指凸輪片的工作曲線)，在凸輪軸轉(zhuǎn)動時通過柴油機滾輪、挺桿等零件來控制柴油機氣缸的進排氣及噴油時間、順序，各凸輪片2的凸輪型線相位角及尺寸，直接影響著柴油機的工作性能。軸承徑3是凸輪軸在柴油機上安裝時的定位基準，并在凸輪軸運轉(zhuǎn)時對凸輪軸起到支撐作用。
[0003]凸輪片在凸輪軸上，其外部帶有復(fù)雜曲面，此曲面投影到平面上就是凸輪型線。凸輪片如圖2所示:I是凸輪軸定位銷孔，4是凸輪型線的升程起始點，5是相位角，6是凸輪型線，7是凸輪測量切線，12是凸輪軸中心。凸輪片的凸輪型線相位角5及尺寸直接影響著柴油機的工作性能。
[0004]凸輪軸的凸輪片2需要進行三道工序的加工，即粗銑凸輪片一粗磨凸輪片一精磨凸輪片。這三道工序不僅對凸輪型線有要求，而且定位銷孔與凸輪片2之間以及各凸輪片之間存在一定的相位角。按目前通常的測量方法，此三道工序的檢測，依靠三坐標計量來完成。這樣會造成三坐標負荷十分繁重，不適于多品種零件的批量檢測。因此，對于批量生產(chǎn)凸輪軸生產(chǎn)線而言，為提高生產(chǎn)效率，提供一種凸輪在線檢測技術(shù)非常必要。
[0005]凸輪型線檢測包括凸輪型線輪廓檢測和凸輪型線相位角的檢測:
凸輪型線輪廓檢測，目前通用的測量方法，主要采用樣板檢驗和三坐標計量或用檢驗樣板配合塞尺輔助測量的方法，實現(xiàn)凸輪型線的高精度檢測。在加工條件穩(wěn)定的條件下，凸輪型線輪廓由加工程序保證。
[0006]凸輪型線相位角(指的是凸輪軸端面定位銷孔與凸輪軸中心連線和各凸輪升程起始點與凸輪軸中心連線形成的夾角)。該凸輪型線相位角的測量，國外先進的檢測方法，是利用專用凸輪曲軸在線檢測儀來實現(xiàn)對凸輪形狀誤差和相位角的快速檢驗，可精確測量凸輪的型線誤差、凸輪相位、凸輪軸形位公差等各個參數(shù)，檢測精度高，其缺點是投入較大，計量所需輔助時間較長，不適于大批量生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，在保證檢驗結(jié)果準確的基礎(chǔ)上，提供一種快速檢驗凸輪相位的檢驗方法。
[0008]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
本發(fā)明的創(chuàng)新之處是提供一種凸輪型線相位角的檢測方法，該方法具體的測量步驟是: 1.通過作圖模擬出凸輪的實際輪廓；
凸輪型線一般由凸輪驅(qū)動的滾輪中心升程值來表示，作圖時先按照給定的滾輪升程值和滾輪直徑做出凸輪的外包絡(luò)線，然后根據(jù)凸輪型線外包絡(luò)線做出凸輪型線的實際輪廓。
[0009]2.根據(jù)凸輪型線的實際輪廓做出測量切線；
凸輪型線分為直線凸輪型線、凹弧凸輪型線、凸弧凸輪型線的三種情況，分別采用下述不同的測量方法:
A.當凸輪型線(6)為直線凸輪型線或凹弧凸輪型線時，可根據(jù)凸輪型線(6)作出凸輪型線(6)在一定區(qū)域上唯一的公共切線，該公共切線在凸輪定位銷孔與凸輪軸中心連線處于豎直位置時，與水平線存在一定的夾角——凸輪的測量角(8);
通過計算機作圖和計算可量出該測量角(8)，進而能判斷出凸輪型線(6)的相位角(5)是否正確；
B.當凸輪型線為凸弧凸輪型線，則需要通過設(shè)計專用凸輪型線檢驗工裝，此檢驗工裝的設(shè)計技術(shù)是:通過工裝之凸輪型線與產(chǎn)品零件凸輪型線的擬合、定位，確定出每個凸輪型線(6)的測量面(10);
如果凸輪型線沒有直線或凹弧曲線，則需要通過設(shè)計專用凸輪型線檢驗工裝，此檢驗工裝設(shè)計技術(shù)是:通過工裝上凸輪型線與產(chǎn)品零件凸輪型線的擬合、定位，確定出每個凸輪型線的測量角8，其具體方法是:在凸輪型線的專用檢驗工裝上設(shè)計一個測量面，使測量面和凸輪型線形成固定夾角，通過工裝上凸輪型線與產(chǎn)品零件凸輪型線的擬合、準確定位；將萬能電子角度儀放在工裝的測量面上，測出測量面與凸輪定位銷孔與凸輪軸中心連線形成的夾角的實際值。在此工裝設(shè)計時，需要按照零件圖上凸輪相位公差確定工裝凸輪曲線與產(chǎn)品凸輪曲線的配合間隙，計算配合間隙帶來的測量誤差，使其為零件圖上凸輪相位公差的1/3。其工作簡圖見圖5。
[0010]3.根據(jù)凸輪軸的設(shè)計圖紙，計算出定位銷孔在豎直位置時，凸輪型線測量角的值，并按圖紙要求確定公差；
4.利用水平角度儀測出測量切線與水平線的夾角即凸輪型線測量角與理論值進行比較，即可確定凸輪相位是否合格:若凸輪型線測量角在技術(shù)文件規(guī)定的范圍內(nèi)，未超出設(shè)計規(guī)定的角度偏差，則判定零件合格；若輪型線測量角與技術(shù)文件規(guī)定的要求比較，超出設(shè)計規(guī)定的角度偏差，則判定零件不合格。(所謂“規(guī)定的范圍”，指由圖紙規(guī)定的角度偏差，如:30° ±15'，測量角在理想值的± ? %之內(nèi))。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:在凸輪加工完成后，直接在加工設(shè)備上利用水平角度尺即可實現(xiàn)凸輪相位角的快速檢測。該方法效率高，且成本低。
[0012]現(xiàn)場調(diào)試與跟蹤試驗證明，這種凸輪軸在線檢測技術(shù)完全可用于各種凸輪軸的凸輪型線檢測，不但檢測精度滿足圖紙要求，檢測成本低廉，而且生產(chǎn)效率大幅提升，如:在線檢測一根有9個凸輪片的凸輪軸，用時約為10分鐘，而用三坐標計量則大約需要90分鐘。檢驗范圍不受凸輪軸尺寸的限制，對于大型凸輪軸或已裝配的好的凸輪軸，此檢驗方法仍可使用，具有較廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和較好的推廣價值。
[0013]

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1、凸輪軸構(gòu)造示意圖圖2、凸輪片構(gòu)造示意圖圖3、本發(fā)明實施例之測量方案原理示意圖圖4、本發(fā)明實施例之凹弧曲線凸輪測量示意圖圖5、本發(fā)明實施例之凸弧凸輪曲線測量示意圖。
[0014]圖中:1、定位銷孔，2、凸輪片，3、軸承徑，4、凸輪型線的升程起始點，5、相位角，6、凸輪型線，7、凸輪測量切線，8、凸輪的測量角，9、水平角度測量儀，10、測量面，11、凸輪型線檢驗工裝，12、凸輪中心。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步說明。
[0016]圖1顯示本實施例的凸輪軸構(gòu)造
實施例之每個凸輪軸，都設(shè)有定位銷孔1、若干個凸輪片2和軸承徑3。凸輪軸通過其所帶的凸輪片2來控制柴油機氣缸的進排氣及噴油時間、順序，各凸輪片的凸輪型線相位角及尺寸直接影響著柴油機的工作性能。
[0017]圖2顯示本實施例的凸輪片構(gòu)造及相關(guān)的技術(shù)參數(shù)
根據(jù)產(chǎn)品圖紙?zhí)峁┑耐馆啍?shù)據(jù)，通過作圖模擬出凸輪的型線曲線6，并計算出凸輪相位角5——即凸輪升程起始點4與凸輪中心12的連線OA和定位銷孔I與凸輪中心12連線OY的夾角。凸輪相位角5對凸輪軸的工作性能影響十分重要。
[0018]圖3顯示本實施例之測量方案原理
每個凸輪型線6都是由一些特定的曲線構(gòu)成的，根據(jù)每個凸輪的特定曲線可以做出該凸輪曲線所特有的測量切線7，模擬出測量切線7和定位銷孔I中心與凸輪中心12連線OY所構(gòu)成的夾角度數(shù)，就可得到凸輪的測量角8:如果凸輪的測量角8正確，則可推斷出凸輪相位角5正確。在模擬凸輪型線的測量切線7時，根據(jù)凸輪型線的結(jié)構(gòu)特點，把凸輪型線又分為直線凸輪型線、凹弧凸輪型線和凸弧凸輪型線三種。
[0019]圖4、本發(fā)明實施例之直線凸輪型線、凹弧凸輪型線測量
凸輪型線6有直線或凹弧曲線時，則在這個直線或凹弧曲線處存在唯一的公共切線，此切線就是凸輪型面的測量切線7，該公共切線和凸輪定位銷孔I與凸輪軸中心12的連線OY存在一定的夾角，通過如圖3所示的作圖法，做出凸輪型線凹弧處兩段凸弧的公共切線，得出測量切線7與定位銷孔I與凸輪軸中心12連線OY的夾角，便可計算出凸輪的測量角8。
[0020]如圖4所示，利用水平角度測量儀9，量出定位銷孔I與凸輪軸中心12連線OY處于鉛直位置時凸輪型線的測量角8，就可判斷出凸輪型線相位角是否正確。若凸輪型線測量角在技術(shù)文件規(guī)定的范圍內(nèi)，未超出設(shè)計規(guī)定的角度偏差，則判定零件合格；若輪型線測量角與技術(shù)文件規(guī)定的要求比較，超出設(shè)計規(guī)定的角度偏差，則判定零件不合格。
[0021]圖5顯示本實施例之凸弧凸輪型線測量
對于凸弧凸輪曲線需要設(shè)計專用凸輪型線檢驗工裝11，此檢驗工裝設(shè)計技術(shù)是:通過工裝上凸輪型線6與產(chǎn)品零件凸輪型線6的擬合、定位，通過在工裝上設(shè)計測量面10，便可得到該凸輪型線對應(yīng)的測量面與定位銷孔I和凸輪中心12連線OY的夾角進而計算出定位銷孔I和凸輪中心12連線OY處于鉛直位置時凸輪的測量角8。將水平角度測量儀9放在工裝的測量面10上，測出每個凸輪型線的測量角8的實際值，與計算出的理論值進行比較，便可判斷凸輪型線的相位角是否正確:若凸輪型線測量角在技術(shù)文件規(guī)定的范圍內(nèi)，未超出設(shè)計規(guī)定的角度偏差，則判定零件合格；若輪型線測量角與技術(shù)文件規(guī)定的要求比較，超出設(shè)計規(guī)定的角度偏差，則判定零件不合格。
[0022]在進行工裝設(shè)計時，需要按照零件圖上凸輪相位公差確定工裝凸輪型線與產(chǎn)品凸輪型線的配合間隙，計算配合間隙帶來的測量誤差，使其為零件圖上凸輪相位公差的1/3，即可滿足設(shè)計要求。
【權(quán)利要求】
1.凸輪型線的在線檢測方法，包括凸輪型線輪廓檢測和凸輪型線相位角的檢測；其特征在于:其凸輪型線相位角的測量步驟是: 1)通過作圖模擬出凸輪的實際輪廓 先按照給定的滾輪升程值和滾輪直徑做出凸輪的外包絡(luò)線，然后根據(jù)凸輪型線外包絡(luò)線做出凸輪型線(6)的實際輪廓； 2)根據(jù)凸輪型線(6)的實際輪廓做出凸輪的測量角(8) 凸輪型線分為直線凸輪型線、凹弧凸輪型線、凸弧凸輪型線的三種情況，分別采用下述不同的測量方法: A.當凸輪型線(6)為直線凸輪型線或凹弧凸輪型線時，可根據(jù)凸輪型線(6)作出凸輪型線(6)在一定區(qū)域上唯一的公共切線，該公共切線在凸輪定位銷孔與凸輪軸中心連線處于豎直位置時，與水平線存在一定的夾角——凸輪的測量角(8); 通過計算機作圖和計算可量出該測量角(8)，進而能判斷出凸輪型線(6)的相位角(5)是否正確； B.當凸輪型線為凸弧凸輪型線，則需要通過設(shè)計專用凸輪型線檢驗工裝，此檢驗工裝的設(shè)計技術(shù)是:通過工裝之凸輪型線與產(chǎn)品零件凸輪型線的擬合、定位，確定出每個凸輪型線(6)的測量面(10); 3)根據(jù)凸輪軸的設(shè)計圖紙，計算出定位銷孔在豎直位置時，測量角(8)的值，并按圖紙要求確定公差； 4)利用水平角度儀(9)測出測量切線與水平線的夾角即凸輪型線測量角(8);與理論值進行比較，以確定凸輪相位是否合格:若凸輪型線測量角在技術(shù)文件規(guī)定的范圍內(nèi)，未超出設(shè)計規(guī)定的角度偏差，則判定零件合格；若輪型線測量角與技術(shù)文件規(guī)定的要求比較，超出設(shè)計規(guī)定的角度偏差，則判定零件不合格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述凸輪型線的在線檢測方法，其特征在于:所述步驟2)之“B.通過作圖或利用工裝之凸輪型線與產(chǎn)品零件凸輪型線的擬合、定位，確定出每個凸輪型線的凸輪測量切線(7)或測量面(10)”，其具體方法是: a.通過作圖或通過工裝之凸輪型線與產(chǎn)品零件凸輪型線的擬合、準確定位確定凸輪型線的凸輪測量切線(7)或測量面(10)； b.計算出凸輪定位銷孔與凸輪軸中心連線處于豎直位置時凸輪測量切線(7)或測量面(10)與水平線的夾角值； c.將萬能電子角度儀放在凸輪測量切線(7)或工裝的測量面上，測出測量面在凸輪定位銷孔與凸輪軸中心連線處處于豎直位置時凸輪測量切線(7)或測量面(10)與水平線的夾角的實際值； d.在設(shè)計測量工裝時，按照零件圖上凸輪相位公差確定工裝凸輪曲線與產(chǎn)品凸輪曲線的配合間隙，計算配合間隙帶來的測量誤差，使其為零件圖上凸輪相位公差的1/3。
【文檔編號】G01B21/20GK104280000SQ201310279029
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月4日
【發(fā)明者】蓋文, 郭忠彬, 蘭忠杰 申請人:陜西柴油機重工有限公司