大规格蝶阀体轴孔同轴度的检测方法探讨

    四川优机实业股份有限公司试制一批大规格蝶阀体（图1）新产品，样品送检测中心检测发现阀体轴孔的同轴度尺寸超差严重。于是分别对加工过程和检测过程进行质量问题的分析和原因排查。此阀体是经一次性装夹在龙门加工中心上完成两轴孔的镗削，两侧轴孔的同轴度通过旋转机床的侧铣头来保证。这种加工方法影响同轴度误差的主要因素是机床侧铣头的回转精度偏差，但不会产生超差严重现象。据此初步判定是三座标的检测方法影响了检测结果。为找到误差产生的原因，使用轴线与轴线法、公共轴线法、直线度法、模拟装配轴法分别对轴孔进行检测，最后发现轴线与轴线法在检测大规格蝶阀体比小规格检测误差大得多，是造成此次同轴度超差的主要原因。

    1 检测方法探讨

    1.1 轴线与轴线法检测

    根据图纸形位公差标注，采用以右侧轴孔为基准孔、左侧轴孔为被测孔的方法检测样品，即轴线与轴线法。在右侧轴孔上测量2个截面圆，其距离尽可能远且靠近轴孔两端，构造一条直线作为基准轴线。相同方法，在左侧轴孔也测量2个截面圆并构造一条被测轴线。然后，评价被测轴线对基准轴线的同轴度偏差，其偏差值即为蝶阀体轴孔同轴度的检测结果。轴线与线轴法测量蝶阀体同轴度原理如图2所示，可以看到同为0.05mm的同轴度偏差，会因为基准圆柱和被测圆柱之间的距离（1309mm）产生较大的评价误差。

图1 蝶阀体

图2 蝶阀体轴线与轴线法测量同轴度原理

    1.2 公共轴线法检测

    在右侧轴孔上测量3个截面圆（截面圆的测量位置尺寸尽量按截面圆个数相对于轴孔的有效测量距离均分）并构造为基准圆柱。相同的方法，在左侧轴孔上测量3个截面圆并构造为被测圆柱。依次选择所有截面圆（每个截面圆的直径可以不一致）构造成一条3D直线，这条3D直线即为公共轴线。然后评价基准圆柱（右侧圆柱）和被测圆柱（左侧圆柱）分别相对于公共轴线的同轴度偏差，取其最大值作为蝶阀体轴孔同轴度的检测结果。公共轴线法检测蝶阀体如图3所示。

    1.3 直线度法检测

    使用与公共轴线相同的方法，分别在右侧轴孔和左侧轴上各测量3个截面圆，截面圆尽量均布等距（截面圆距离越短且数量越多，效果越好）。然后依次择测量的各个截面圆，构造一条3D直线。蝶阀体的同轴度近似为这条3D直线的直线度的2倍。如图4所示。

图3 公共轴线法检测蝶阀体

图4 直线度法检测蝶阀体

    1.4 模拟装配轴法检测

    为模拟装配状态，设计了一根检测轴来模拟装配轴进行装配状态下的同轴度检测。检测轴设计成倒工字形，即由一根通轴加两个轴套法兰组成。同时，为了减轻重量，把通轴设计成空心并在两端焊接轴塞。检测轴如图5所示。

图5 检测轴

    检测轴设计理论尺寸187.495～187.5mm，加工并检测合格后使用。装配检测时如果装配轴能轻松通过吊装装配或轻敲装配后装配进蝶阀体轴孔表示合格。穿轴检测如图6所示。

图6 穿轴检测

    2 测量结果对比及分析

    表1列举了不同轴度方法检测同一蝶阀体的检测数据。此次检测根据人、机（设备）、料（材料）、环（环境）相同，法（方法）不同来进行对比检测。结果显示：轴线与轴线法在大规格（长轴孔距离）中测量误差较大；公共轴线方法容易缩小实际较大的同轴度公差，将不合格的零件误判为合格；与传统的芯轴测量的结果相比较，直线度法测量同轴度误差得到的结果比较符合实际情况，是一种比较准确可靠的测量同轴度误差的方法。

表1 同一蝶阀体不同方法的检测结果

    3 结语

    通过使用不同方法对同一零件在相同状态下的检测方法对比和分析，找到了一种比较适合大规格蝶阀体轴孔同轴度的检测方法。通过客户装配后的质量反馈，检测合格并交付的样品完全满足了装配精度的要求，对后续大批量生产蝶阀体产品提供了有力的质量检测保障。