李健巍,刘丁丁,张卫兵
潍柴动力股份有限公司,山东 潍坊 261061
气缸盖安装在气缸体上,与缸套和活塞共同形成燃烧室,是组成发动机的重要零部件[1]。气缸盖工作在高温高压环境中,承受较大的机械负荷和热负载。缸盖结构复杂,安装有进气门阀座、排气门阀座、气门导管等装置,并布设各类定位孔[2]。由于气门阀座需先装配到缸盖阀座底孔后进行精加工,所以阀座底孔的加工质量直接影响到气门阀座的压装及加工质量。气门阀座加工不良,柴油机在工作过程中容易造成气门阀座脱落、气门与阀座密封不良等严重质量事故[3]。目前常用的阀座底孔深度测量方式有深度尺测量和三坐标测量2种。深度尺的测量精度低,分辨力达不到阀座底孔深度测量所需的0.005 mm;三坐标测量法的测量时间长、成本高,在现有生产实践中,每天仅能测量1件气缸盖,测量频率不满足要求。因此,需要设计专用量具,提高阀座底孔深度测量的精度与效率[4-5]。本文中对被测气门阀座底孔的技术要求进行详细分析,设计阀座底孔测量工具,并通过测量系统分析(measurement system analysis,MSA)对测量工具的重复性和再现性进行验证,确保满足测量精度和效率要求。
1.1 阀座底孔测量
某气缸盖阀座底孔结构示意图如图1所示,图中单位为mm。由图1 可知,阀座底孔的设计深度为(10.050±0.025)mm,以底面N为定位基准面。气缸盖阀座底孔使用Mapal复合铰刀加工。
图1 阀座底孔结构示意图
阀座底孔深度是气缸盖加工工艺的关键参数之一,公差带T=0.05 mm,则要求量具分辨力为T/10=0.005 mm。目前,常用深度尺的分辨力为0.02 mm或0.01 mm,不满足测量要求。考虑使用千分表对阀座底孔深度进行测量,但单独的千分表无法对深度进行测量,因此需设计基准标准块,以标准块的深度为基准,根据千分表的指针摆动,计算阀座底孔深度。
1.2 量具设计
设计新量具测量阀座底孔深度,量具主要由主体部分和标准块2部分组成。量具主体由测量块、探针、螺钉、紧固套、千分表组成,如图2所示。紧固套起到保护千分表作用,防止螺钉直接压紧千分表,导致千分表损伤。紧固套放入测量块中,探针与千分表通过螺纹连接,再通过紧固套放入测量块内,探针伸出测量块约11 mm,最后将螺钉拧紧,使量具主体部分整体紧固可靠。
图2 量具主体结构
测量块结构参数如图3所示,图中单位为mm。测量块的设计符合人机工程学,便于操作者使用。测量块长度为70 mm,与标准块长度一致;整体高度为38 mm,上部宽度为30 mm,适合操作者单手使用;宽度变化均采用圆弧连接,无棱边,保证操作者使用的舒适感。测量块以面D为基准面。对表时,测量块的面D与标准块的面B、C严密贴合,探针支撑在标准块面A上,转动千分表表盘对零。
图3 测量块结构参数 图4 标准块结构参数
标准块结构参数如图4所示,图中单位为mm。标准块设计为U型槽结构,以面B为基准,深度(面A与面B的距离)为(10.050±0.005)mm,面B与面C同时加工,保证面C与A、B的平行度小于0.005 mm。制作完成后,测量标准块面A、B间的距离,即U型槽的真实深度x,打刻在标准块上,以此深度作为基准计算阀座底孔的测量深度。为保证测量精度,面A、B、C的平面度设计为0.005 mm。为减小对表时的误差,在面A两侧加工深约1 mm的退刀槽,面A对表时可使用的长度为10 mm。
测量块、探针直接与气缸盖接触,标准块为对表基准,精度要求较高,选定材料为T10A,属于碳素工具钢,耐磨与强度优秀,适用于制作量检具。测量使用面作抛光处理,粗糙度为Ra0.4,非测量使用面作发黑处理。
1.3 测量方式
阀座底孔测量方式及测点示意如图5所示。
a)测量方式 b)测点
量具主体部分放置于标准块上,千分表校准。气缸盖放置于测量平台上,底面N朝上,确保阀座底孔孔口无铁屑、毛刺。将校准的量具测量块基准面A与气缸盖底面N严密贴合,探针与阀座底孔小平面接触,阀座底孔深度测量转化为探针与工件的接触,如图5a)所示,观察千分表指针摆动情况。阀座底孔深度
H=x+0.001y,
式中:y为千分表指针摆动距离,mm,千分表指针顺时针摆动为负,逆时针摆动为正。
通过计算结果判断阀座底孔深度是否符合设计要求。使用该量具测量时,仅能测量阀座底孔平面的1个点与气缸盖底面N的距离,所以可在阀座底孔平面上选取如图5b)所示的a、b、c、d4个点进行测量。在阀座底孔加工过程中,因为刀具原因,阀座底孔平面可被加工为斜面,因此,根据测得的点a、b、c、d距气缸盖底面N的距离,可计算出阀座底孔平面的端面跳动值,判断平面是否为斜面,监控阀座底孔平面的加工质量。
2.1 分析模型
MSA主要用于对可能存在问题的测量方法的重复性、再现性等参数进行评估。重复性指测量仪器本身的变差,再现性是指操作者不同引起的变差。测量重复性和再现性(repeatability &reproducibility,R&R)是反映测量质量的重要指标, 反映了测量结果的精密度, 即统计随机效应所致的分散性。分散性必须控制在一定的范围才能确保测量结果可靠[6-8]。
重复性[9-10]
δEV=6σe,
(1)
式中:σe为测量过程中由于重复测量引起波动的标准差,μm。
把握刑事、民事界限是处理涉“套路贷”犯罪案件的关键，在涉“套路贷”犯罪案件中，“讨债”环节会涉及大量的寻衅滋事、非法拘禁甚至暴力殴打行为，在被害人求助公安机关时，由于缺乏有力的证据，大多数情况下公安机关对案件会以民间经济纠纷予以认定，这无形中助长了“套路贷”犯罪分子的气焰。进入“民事诉讼”阶段时，在刑事、民事的界定上，法院也存在不够严谨的问题，往往过于看重“证据”而忽视案件背后的真实情况，只考虑民事纠纷的部分，忽视可能涉及刑事犯罪的情况，一方面，司法机关没有同公安机关及时沟通，没有对案件进行深入调查，另一方面，借款人往往仅做出口头申辩而无法提供书面证据予以举证，这就给不法分子可乘之机。
再现性[9-10]
δAV=6σo,
(2)
式中:σo为再现性标准差,μm。
测量对象间的总波动[9-10]
δPV=6σp,
(3)
式中:σp是测量对象波动的标准差,μm。
测量系统总波动[9-10]
(4)
在测量系统分析中,利用测量对象波动的标准差和测量系统波动的标准差评价测量系统分辨力,分辨力[9-10]
(5)
评价测量系统能力的指标有2个:1)量具的重复性和再现性波动与测量系统总波动的比θ1,θ1=δR&R/δTV×100%;2)量具的重复性和再现性波动与被测对象公差的比θ2,θ2=δR&R/T×100%。测量系统能力判别准则[11]如表1所示。
表1 测量系统能力判别准则
2.2 结果分析
制作标准块,测得标准块U型槽真实深度为10.05 mm。3个操作者对10个气缸盖阀座底孔样本进行测量,每个阀座底孔测量3次。量具千分表指针摆动距离测量结果如表2所示。
表2 千分表指针摆动距离测量结果
经计算,θ1=16.29%,θ2=29.44%。θ1、θ2均小于30%,由表1可知,该测量系统适用于气门阀座底孔深度的测量。
该量具制作成本低,结构简单紧凑,使用方便,1件4个气门阀座底孔的气缸盖的测量时间仅为1 min,适用于大批量加工测量的流水线。测量不同被测对象时,更改标准块的深度基准,并将测量块更改为合适大小,该量具可推广至其他孔的深度测量。
设计一种简单可靠的阀座底孔深度的测量工具,采用千分表配合标准块对阀座底孔深度进行测量,以标准块的深度为基准,根据千分表的指针摆动距离计算阀座底孔深度。
1)测量工具的MSA分析验证结果表明,量具的重复性和再现性符合要求,适用于阀座底孔深度的测量。
2)该量具实际使用时,需至少测量4个点,因此可计算出阀座底孔平面的端面跳动值,检测阀座底孔小平面是否满足加工质量要求。
3)该量具制作成本低,结构简单紧凑,使用方便,测量精度和测量效率高,适用于大批量加工测量的流水线。
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