CN110879032A - 一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具及其制作方法、快检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具及其制作方法、快检方法，与现有技术相比解决了定位测量技术检测效率低、无法满足高质量、高精度、大批量检验要求的缺陷。本发明的悬平定位组件通过两个套环定位杆、左高度定位杆或右高度定位杆放置在钢质模锻活塞本体的底座上；所述的检测组件包括杠杆表，水平基准板的上表面安装有呈台，呈台的中心处设有检测口，检测口位于通孔的正上方，杠杆表的测量针插在检测口内。本发明实现钢质模锻活塞快速定位和内腔的快速测量，并可提高测量数据的准确性，消除重复定位测量公差积累，快速缩短检测时间，提高钢质模锻活塞关键尺寸的检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及钢质锻活塞测量技术领域，具体来说是一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具及其制作方法、快检方法。
背景技术
钢质模锻活塞在发动机内实现高压缩比、提高燃烧效率、减少尾气排放、提高使用寿命等方面性能均优于传统的铝合金压铸活塞，与传统的铝合金压铸活塞相比：其机械强度高，多用于发动机爆发力超过20MPa，升功率超过32KW/L的新型高强化发动机。
钢质模锻活塞成形难度大，要求精度高，其原因在于钢质模锻活塞内腔深度较大，宽深比超出锻造极限。由于钢质模锻活塞内部腔体几何形状复杂，不易实现准确定位和测量。目前的钢质模锻活塞内腔只能用三坐标测量仪测量，测量成本高、测量效率低。再因钢质模锻活塞模具生产过程中其顶部边缘处时有磨损现象，致使测量基准波动大，且重复定位会产生工件定位误差、尺寸偏差较大等一系列质量问题。
因此，如何开发出一种用于钢质模锻活塞的腔体快速检测工具已经成为急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中定位测量技术检测效率低、无法满足高质量、高精度、大批量检验要求的缺陷，提供一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具及其制作方法、快检方法来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具，包括钢质模锻活塞本体，还包括悬平定位组件和检测组件，
所述的悬平定位组件包括定心套环，所述定心套环的外半径与钢质模锻活塞本体的底座半径相同，定心套环的下表面垂直安装有两个套环定位杆，左高度定位杆和右高度定位杆均穿透定心套环且安装在定心套环上，两个套环定位杆、左高度定位杆和右高度定位杆分别位于定心套环中心点十字交叉线上，两个套环定位杆、左高度定位杆和右高度定位杆的底部均位于同一平面上，左高度定位杆和右高度定位杆的顶部安装有水平基准板，水平基准板的中部设有通孔，通孔位于钢质模锻活塞本体内腔中心点的正上方，检测杆放置在通孔内，检测杆的长度与水平基准板上表面至钢质模锻活塞本体内腔中心点的距离相等，所述的悬平定位组件通过两个套环定位杆、左高度定位杆或右高度定位杆放置在钢质模锻活塞本体的底座上；
所述的检测组件包括杠杆表，水平基准板的上表面安装有呈台，呈台的中心处设有检测口，检测口位于通孔的正上方，杠杆表的测量针插在检测口内。
还包括辅助横杆，辅助横杆中部设有辅助孔，辅助孔位于通孔正下方，辅助孔内安装有检测杆导向套，检测杆插在检测杆导向套内。
所述的左高度定位杆和右高度定位杆上均安装有薄形螺母且两个薄形螺母均位于定心套环的下方，左高度定位杆和右高度定位杆上均安装有调整螺母且两个调整螺母均位于水平基准板的上方。
所述检测杆的底部为圆弧形。
所述的呈台通过固定螺栓安装在水平基准板上。
所述的套环定位杆、左高度定位杆和右高度定位杆底部均为圆锥形。
一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具的快检方法，包括以下步骤：
将悬平定位组件放置在钢质模锻活塞本体的底座上；
将水平仪放置在钢质模锻活塞本体顶部与水平基准板上，利用薄形螺母和调整螺母进行调整，保证检测杆上平面与水平基准板水平面在同一平面，校准杠杆表，杠杆表显示为“0”刻度；
保证两个套环定位杆、左高度定位杆和右高度定位杆至少三点与钢质模锻活塞本体的底座相接触，利用三点确定一个平面，此时检测杆的顶部高出或低于水平基准板上表面；
将杠杆表的测量针插在检测口内，测出检测杆的顶部高出或低于水平基准板的数值，此值为被检测钢质模锻活塞本体)偏离的公差值。
一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具的制作方法，包括以下步骤：
检测杆为40Cr调质后经过粗车、精车加工，外圆柱面为磨削，其硬度为270±10HB，检测杆导向套为C101紫铜合金，检测杆与检测杆导向套为间隙配合，其配合公差为0.012mm；
检测杆导向套与辅助横杆内孔为过盈装配，将辅助横杆加热至120±20℃，检测杆导向套冷却至-160±20℃后，进行过盈装配；
两个套环定位杆、左高度定位杆和右高度定位杆均为40Cr调质后经过粗车、精车加工外螺纹杆，其硬度为280±10HB，螺纹直径与定心套环上内孔螺纹直径相匹配。
有益效果
本发明的一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具及其制作方法、快检方法，与现有技术相比能够实现钢质模锻活塞快速定位和内腔的快速测量，并可提高测量数据的准确性，消除重复定位测量公差积累，快速缩短检测时间，提高钢质模锻活塞关键尺寸的检测效率。
本发明通过悬平定位组件的设计，使得能够快速在钢质模锻活塞底座上找到大平面定位面，为内腔的测量提供了准确可靠的测量基准，同时还避免了钢质模锻活塞顶部边缘不规则所带来的基准误差。
附图说明
图1为本发明的结构正视图；
图2为本发明未加装检测组件的结构立体图；
图3为图1的俯视图；
其中，1-钢质模锻活塞本体、2-定心套环、3-套环定位杆、4-左高度定位杆、5-右高度定位杆、6-水平基准板、7-通孔、8-检测杆、9-呈台、10-检测口、11-杠杆表、12-辅助横杆、13-固定螺栓、14-检测杆导向套、15-薄形螺母、16-调整螺母。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
如图1、图2和图3所示，本发明所述的一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具，包括钢质模锻活塞本体1。在实际生产批量检验过程中发现，钢质模锻活塞内腔由于锻模锻造生产过程中凸起部位磨损，造成活塞裙顶部和内腔深度值波动较大，使得活塞裙顶部若作为测量基准值会导致波动较大，若利用传统的深度游标卡尺测量内腔深度值也不够准确。而在钢质模锻活塞的锻模锻造生产过程中发现，钢质模锻活塞的大平面(钢质模锻活塞底座)磨损最小，其平面度小于0.1mm，故考虑可以采用大平面作为粗基准面，即通过悬平定位组件放置在钢质模锻活塞本体1的底座大平面基准上，来快速测量活塞内腔深度值。
悬平定位组件用于对钢质模锻活塞本体1快检时的定位，其以钢质模锻活塞本体1的底座为大平面基准，避免活塞裙顶部导致的测量误差。检测组件用于对钢质模锻活塞本体1内腔进行快检，
如图2所示，悬平定位组件包括定心套环2，定心套环2的外半径与钢质模锻活塞本体1的底座半径相同，定心套环2为悬平定位组件三点定位提供支撑。定心套环2的下表面垂直安装有两个套环定位杆3，两个套环定位杆3固定安装在定心套环2的下表面。左高度定位杆4和右高度定位杆5均穿透定心套环2且安装在定心套环2上，左高度定位杆4和右高度定位杆5可拆卸安装在定心套环2，以此实现左高度定位杆4、右高度定位杆5在定心套环2上的调整，以方便快检时进行调整。
两个套环定位杆3、左高度定位杆4和右高度定位杆5分别位于定心套环2中心点十字交叉线上，两个套环定位杆3、左高度定位杆4和右高度定位杆5的底部均位于同一平面上。在此将两个套环定位杆3、左高度定位杆4和右高度定位杆5的底部设计位于同一平面上，是为了配合快速检测的需要，在快检时，通过这四者底部所组成的平面，能够快速在钢质模锻活塞本体1的底座上定位大平面。而采用大平面定位，不采用小平面定位也是快检和准确检测的基准，钢质模锻活塞内腔由于锻模锻造生产过程中凸起部位磨损，单位面积越小，其单位面积内应力越集中，越小平面其磨损越严重，越大平面其平面度值越小。实际批量检测过程中发现越大平面磨损越小，其平面度最好，故选用大平面作为基准而不宜采用小平面。
左高度定位杆4和右高度定位杆5的顶部安装有水平基准板6，水平基准板6用于快检时与钢质模锻活塞本体1基座(大平面)形成平面定位。水平基准板6与左高度定位杆4或右高度定位杆5也是可拆卸安装，与上同理，实现左高度定位杆4、右高度定位杆5在水平基准板6上的调整，以方便快检时进行调整。水平基准板6的中部设有通孔7，通孔7位于钢质模锻活塞本体1内腔中心点的正上方，检测杆8放置在通孔7内。检测杆8的长度与水平基准板6上表面至标准的钢质模锻活塞本体1内腔中心点的距离相等，将检测杆8的长度设计与标准的钢质模锻活塞本体1内腔底至水平基准板6上表面长度相同，以此为基准，在进行待检钢质模锻活塞本体1内腔检测时，可以立即体现出检测杆8基于水平基准板6上表面的上升或下降，以此实现快检作用，并能精确测出内腔深度数值。
悬平定位组件通过两个套环定位杆3、左高度定位杆4或右高度定位杆5放置在钢质模锻活塞本体1的底座上，为检测组件提供检测基础。检测组件包括杠杆表11，水平基准板6的上表面安装有呈台9，呈台9的中心处设有检测口10，检测口10位于通孔7的正上方，杠杆表11的测量针插在检测口10内。
为了保证检测杆8的下探准确度，还可以使用辅助横杆12。辅助横杆12中部设有辅助孔，辅助孔位于通孔7正下方，辅助孔内安装有检测杆导向套14，检测杆8插在检测杆导向套14内，通过利用检测杆导向套14保证检测杆8下探的垂直度，从而保证其测量值的准确性。
针对左高度定位杆4和右高度定位杆5的可拆卸安装，可以在左高度定位杆4和右高度定位杆5上均安装薄形螺母15且两个薄形螺母15均位于定心套环2的下方，左高度定位杆4和右高度定位杆5上均安装有调整螺母16且两个调整螺母16均位于水平基准板6的上方。这样可以使得钢质模锻活塞内腔深度快检工具的左高度定位杆4与右高度定位杆5具有互换性、通用性。检测杆8与检测杆导向套14为间隙配合，其配合公差为0.012mm。长时间的快速测量，检测杆8在检测杆导向套14中来回滑动，随着时间的推移会造成检测杆导向套内孔磨损，影响钢质模锻活塞内腔深度测量精度，当配合公差间隙大于0.02mm时，可以快速拆卸、更换，维护成本低，使用效率高。与此同理，呈台9也可以通过固定螺栓13安装在水平基准板6上。
为了进一步增加检测精度，检测杆8的底部可以为圆弧形。由于钢质模锻活塞内腔均为不规则的曲面，用一般深度游标卡尺很难找准测量点。通过长期观察发现，将检测杆8的底部制作成圆弧形，能和钢质模锻活塞内腔均为不规则的曲面相切，能快速吻合测量点，并自动定位，其测量精度误差小、测量效率高。
为了保证悬平定位组件定位钢质模锻活塞本体1的底座(大平面基准)的稳定性，套环定位杆3、左高度定位杆4和右高度定位杆5底部可以均为圆锥形。因为钢质模锻活塞本体1的底座大平面粗糙度为6.4左右，细微表面凸凹不平，若套环定位杆3、左高度定位杆4和右高度定位杆5底部均加工成圆台形，发现测量误差大，基准面不与水平面平行，究其原因是用三个平面确定一个平面。通过多次优化改进，故将套环定位杆3、左高度定位杆4和右高度定位杆5底部均加工成圆锥形，满足“三点确定一个平面”的理论，其确定的大基准面始终与水平基准板水平面平行，保证了钢质模锻活塞内腔深度能快速测量，并且测量精度高的优点。
在此，还提供一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具的快检方法，包括以下步骤：
第一步，将悬平定位组件放置在钢质模锻活塞本体1的底座上。
第二步，将水平仪放置在钢质模锻活塞本体1顶部与水平基准板6上，利用薄形螺母15和调整螺母16进行调整，保证检测杆8上平面与水平基准板6水平面在同一平面，校准杠杆表11，杠杆表11显示为“0”刻度。以此类推，不同型号活塞其深度有所差别，将水平仪放置在钢质模锻活塞本体1顶部与水平基准板6上，利用薄形螺母15和调整螺母16进行对应调整，保证检测杆8上平面与水平基准板6水平面在同一平面，实现对不同型号活塞的通用快检，并能精确测量内腔深度值。
第三步，保证两个套环定位杆3、左高度定位杆4和右高度定位杆5至少三点与钢质模锻活塞本体1的底座相接触，利用三点确定一个平面，此时检测杆8的顶部高出或低于水平基准板6上表面，则可以杠杆表通过检测杆8的顶部位置能迅速测量其深度公差值，显示在杠杆表的刻度盘上，方便读数。
第四步，将杠杆表11的测量针插在检测口10内，测出检测杆8的顶部高出或低于水平基准板6的数值，此值为被检测钢质模锻活塞本体1偏离的公差值。
在此，还提供一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具的制作方法，包括以下步骤：
第一步，检测杆8为40Cr调质后经过粗车、精车加工，外圆柱面为磨削，其硬度为270±10HB。其检测杆导向套14为C101紫铜合金，检测杆8与检测杆导向套14为间隙配合，其配合公差为0.012mm，既能保持其导向精度，又能延长其使用寿命。
第二步，检测杆导向套14与辅助横杆12内孔为过盈装配，将辅助横杆12加热至120±20℃，检测杆导向套14冷却至-160±20℃后，进行过盈装配。
第三步，两个套环定位杆3、左高度定位杆4和右高度定位杆5均为40Cr调质后经过粗车、精车加工外螺纹杆，其硬度为280±10HB。螺纹直径与定心套环2上内孔螺纹直径相匹配。
以此实现钢质模锻活塞内腔深度快检工具各关键部件的加工处理。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具，包括钢质模锻活塞本体(1)，其特征在于：还包括悬平定位组件和检测组件，
所述的悬平定位组件包括定心套环(2)，所述定心套环(2)的外半径与钢质模锻活塞本体(1)的底座半径相同，定心套环(2)的下表面垂直安装有两个套环定位杆(3)，左高度定位杆(4)和右高度定位杆(5)均穿透定心套环(2)且安装在定心套环(2)上，两个套环定位杆(3)、左高度定位杆(4)和右高度定位杆(5)分别位于定心套环(2)中心点十字交叉线上，两个套环定位杆(3)、左高度定位杆(4)和右高度定位杆(5)的底部均位于同一平面上，左高度定位杆(4)和右高度定位杆(5)的顶部安装有水平基准板(6)，水平基准板(6)的中部设有通孔(7)，通孔(7)位于钢质模锻活塞本体(1)内腔中心点的正上方，检测杆(8)放置在通孔(7)内，检测杆(8)的长度与水平基准板(6)上表面至钢质模锻活塞本体(1)内腔中心点的距离相等，所述的悬平定位组件通过两个套环定位杆(3)、左高度定位杆(4)或右高度定位杆(5)放置在钢质模锻活塞本体(1)的底座上；
所述的检测组件包括杠杆表(11)，水平基准板(6)的上表面安装有呈台(9)，呈台(9)的中心处设有检测口(10)，检测口(10)位于通孔(7)的正上方，杠杆表(11)的测量针插在检测口(10)内。
2.根据权利要求1所述的一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具，其特征在于：还包括辅助横杆(12)，辅助横杆(12)中部设有辅助孔，辅助孔位于通孔(7)正下方，辅助孔内安装有检测杆导向套(14)，检测杆(8)插在检测杆导向套(14)内。
3.根据权利要求1所述的一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具，其特征在于：所述的左高度定位杆(4)和右高度定位杆(5)上均安装有薄形螺母(15)且两个薄形螺母(15)均位于定心套环(2)的下方，左高度定位杆(4)和右高度定位杆(5)上均安装有调整螺母(16)且两个调整螺母(16)均位于水平基准板(6)的上方。
4.根据权利要求1所述的一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具，其特征在于：所述检测杆(8)的底部为圆弧形。
5.根据权利要求1所述的一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具，其特征在于：所述的呈台(9)通过固定螺栓(13)安装在水平基准板(6)上。
6.根据权利要求1所述的一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具，其特征在于：所述的套环定位杆(3)、左高度定位杆(4)和右高度定位杆(5)底部均为圆锥形。
7.根据权利要求3所述的一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具的快检方法，其特征在于，包括以下步骤：
71)将悬平定位组件放置在钢质模锻活塞本体(1)的底座上；
72)将水平仪放置在钢质模锻活塞本体(1)顶部与水平基准板(6)上，利用薄形螺母(15)和调整螺母(16)进行调整，保证检测杆(8)上平面与水平基准板(6)水平面在同一平面，校准杠杆表(11)，杠杆表(11)显示为“0”刻度；
73)保证两个套环定位杆(3)、左高度定位杆(4)和右高度定位杆(5)至少三点与钢质模锻活塞本体(1)的底座相接触，利用三点确定一个平面，此时检测杆(8)的顶部高出或低于水平基准板(6)上表面；
74)将杠杆表(11)的测量针插在检测口(10)内，测出检测杆(8)的顶部高出或低于水平基准板(6)的数值，此值为被检测钢质模锻活塞本体(1)偏离的公差值。
8.根据权利要求3所述的一种钢质模锻活塞内腔深度快检工具的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
81)检测杆(8)为40Cr调质后经过粗车、精车加工，外圆柱面为磨削，其硬度为270±10HB，检测杆导向套(14)为C101紫铜合金，检测杆(8)与检测杆导向套(14)为间隙配合，其配合公差为0.012mm；
82)检测杆导向套(14)与辅助横杆(12)内孔为过盈装配，将辅助横杆(12)加热至120±20℃，检测杆导向套(14)冷却至-160±20℃后，进行过盈装配；
83)两个套环定位杆(3)、左高度定位杆(4)和右高度定位杆(5)均为40Cr调质后经过粗车、精车加工外螺纹杆，其硬度为280±10HB，螺纹直径与定心套环(2)上内孔螺纹直径相匹配。
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