测量制冷压缩机活塞销孔轴线对活塞轴线垂直度检具的设计

周 勇

（1.南京工程学院，江苏 南京 211167；2.南京聚星机械装备股份有限公司，江苏 南京 211100）

1 问题的提出

活塞是制冷压缩机中关键零件之一。该零件结构简单，但加工精度要求高，特别是销孔，销孔对于活塞外圆垂直度与对称度，其检测难度较大，活塞销孔的形状、位置及其误差至关重要。若销孔轴线与活塞轴线不垂直，将引起活塞在气缸中偏斜，活塞局部磨损加剧活塞裙部低端与平衡重发生干涉。如果销孔轴线与活塞轴线的偏心位置因加工而处于相反方向，则将加大作功行程中活塞侧面所受压力。有此可见，加工质量与检测测量值的准确将直接影响压缩机的使用寿命，制冷功效，其功率损耗大，浪费能源，达不到节能减排效果。为了适应大批量和多品种活塞销孔轴线与活塞轴线的检测，我们对原有检具进行了改进，快速、准确地测量出活塞销孔轴线对外圆轴线垂直度，对称度，提高效率。

2 设计原理与检具结构

（1）测量设计原理。活塞销孔与活塞轴线的垂直度是最常见的轴线之间的垂直度，为了测量方便可将基准和测轴线都用心轴来体现，并将体现被测要素的心轴到与测量基准成安置平行的位置，这就是把垂直度的测量转化为平行度的测量。

活塞销孔加工时，用活塞外圆作定位基准，检测时，用V型块其活塞外圆紧贴在V型块上，使检测与加工的定位基准重合，减少测量误差。

测量时，V型块约束活塞在圆周运动的不定度，调节螺杆约束活塞轴向运动的不定度，将活塞装上与销孔无间隙配合的芯轴，使活塞外圆与V型块接触，转动活塞使活塞上芯棒左右摆动，使得延伸出的芯轴两端与两个千分表接触，此时千分表只能反映活塞销孔与活塞轴线水平方向的读数值。表上两个最大读数M 1与M 2，求出两表测量读出的最大读数之差绝对值，即|M 1-M 2|就是该活塞在此检具上测量的活塞销孔与活塞轴线的垂直度。

为了保证测量的高精度、高效率及高可靠性，采用了比较测量原理实现活塞销孔与活塞轴线的垂直度的检测。即先用标准件校零，实际测量时只需测出相对标准件尺寸的微小位移值即可。缩小了测量范围，提高了测量精度。

图1 活塞零件图

（2）确定计算尺寸。根据活塞零件图示（见图1），活塞销孔与活塞轴线的垂直度为0.04/104，活塞外径为Φd。心轴的测量长度为L=104＋Φd，当Φd=25即测量芯棒两端千分表的距离为L=104＋Φd=104＋Φ25=129，此时|M 1-M 2|绝对值必需小于0.04。

（2）设计检具结构（见图2）。检具由1.千分表，2.锁紧螺钉、3.表架、4.V型块、5.调节螺杆、6.滑块锁紧螺钉、7.滑块、8.导柱、9.键块、10.活塞、11.测量芯棒与标准量具等组成。

图2 检测结构图

为了检测多品种活塞方便，设计结构为可调式，通过移动导柱上的表架，调节固定在表架上的千分表的左右位置，并可用锁紧螺钉锁紧表架，通过滑块还可以调节千分表前后位置，并可用滑块锁紧螺钉固定，通过调节调节螺杆位置可以确定活塞上下位置。通过上述调节，可以调整到准确测量活塞销孔芯棒的位置，从而保证测量的准确性

3 测量过程

先将各零件按图示结构安装好，根据计算尺寸，调整测量芯棒两端千分表的距离为L=129，把两千分表固定住，然后用标准外圆插入标准芯轴标准量具的进行校正，及将标准外圆面紧贴着V型块,顶部顶住螺杆，拉住千分表表杆，观察千分表指针是否旋转半圈，并将千分表指针调到零位。

测量时，将活塞装上与销孔无间隙配合的芯轴，手用力均匀并朝一个方向，使活塞外圆与V型块接触，活塞顶部与调节螺杆端面接触，转动活塞使活塞上芯棒左右摆动，使得两个千分表上读出两个最大读数。

在实际使用中，采用了比较测量原理实现活塞销孔与活塞轴线的垂直度的检测。其检测快速、便捷。用标准件对比测量时只需将标准件推入测量，将测量的千分表校零，再将待测量的活塞插入心轴，按同样的方法推入测量，测量时只需测出相对标准件尺寸的微小位移值即可。缩小了测量范围，提高了测量精度，实现快速、准确的检测。其效果良好，复位精度高，重复测量时，读数不变，适用于大批量活塞的测量。

[1]陈德林，朱跃峰.公差配合与测量技术[M].北京：北京理工大学出版社，2010.

[2]刘巽尔,于春泾.机械制造检测技术手册[M].北京：机械工业出版社，2000.