梯形卡规

刘兴富 刘瑞玲/.广州威而信精密仪器有限公司；

2.陕西五环（集团）实业有限责任公司

0 引言

在大批量生产中，随着对轴径的准确度要求越来越高，用一般卡规检测，只能检出被测轴径是否合格，但不能获得轴径的实际偏差值，故已不适应对轴径加工精度越来越高的要求。在加工中如何快速、准确地获得轴径的实际尺寸，是精密机械加工中需要探讨和解决的一个实际问题。

1 测量原理

为快速准确地测量出轴径尺寸，用梯形作为定位基准，被测轴径与标准轴径进行比较测量，由指示表指示出被测轴径偏差的当量值。如图1所示，设标准轴径为 D0，被测轴径为D，梯形角为α时，则轴径偏差的当量值a，可由图1 几何关系求出：

由直角△AOO0可求出

将以上各参数代入式（1）并化简，可得：

图1 测量原理简图

当k 取不同的值时，将ΔD、α/2、a 各参数列入表1。

2 测量方法的构思

测量方法设计的指导思想是，自制梯形卡规[1]。理想方法是，既要取得被测轴径的最大测量范围，又要能直接获得被测轴径的实际偏差值。由上节和图2可知，当k=1时，可直接获得被测轴径的实际偏差值，梯形角小，被测轴径的测量范围小；当k≥2时，不能直接获得被测轴径的实际偏差值，梯形角较大，被测轴径的测量范围比较大。这里应指出的是：梯形角小，轴径与梯形接触点间的包角大，接触点靠近轴径直线；梯形角大，轴径与梯形接触点间的包角小，接触点远离轴径直线。

表1 ΔD、α/ 2、a 各参数

图2 被测轴径的测量范围

如果通过梯形其他参数的合理设计，亦可直接获得被测轴径的实际偏差值。

当梯形角确定之后，已知被测轴径D时，可以根据最大轴径Dmax和最小轴径Dmin，由图2 几何关系确定梯形的其他参数：

梯形顶宽E

梯形槽深 H

3 计算实例

举一实例：测量D=80 mm的轴径，设 Dmin=78 mm，Dmax=82 mm，并要求由指示表直接读出被测轴径的实际偏差，请给出梯形卡规的设计参数。

按要求应选 k=1，由表1 查得梯形半角α/2=19°28′16″。

由式（4）得梯形顶宽E

由式（5）计算梯形槽深 H

最后指出：应选用百分表和80 mm的标准轴径。用标准轴径校准指示表（百分表）的“零位”。

4 梯形卡规的结构

梯形卡规的结构如图3所示，主要由梯形座、指示表等组成。

图3 梯形卡规的结构

5 梯形卡规的使用

测量前，如图4所示，先按标准轴径校对指示表“零位”（图4a），然后对被测轴径进行测量（图4b），指示表读数a的k 倍，便是被测轴径的实际偏差值 ΔD。

图4 测量方法

6 结语

1）同样是用于大批量的检测，用普通卡规检测轴径，只是判断被测轴径是否合格的“定性”方法；而用梯形卡规检测轴径，则是能获得被测轴径实际偏差值的“定量”方法。

2）经实际使用梯形卡规法，效果良好，操作方便、准确可靠。很好地解决了加工中轴径的测量问题。梯形卡规结构简单，容易制造，制造成本低，适用于批量生产中的轴径测量。

[1]刘兴富.球形内环槽底径检具的设计[J].计量技术,1994（09）：5-7.

[2]刘兴富.简易卡规比较测量仪[J].计量技术,2009（09）：59-60.