基于IE的工件孔径快速检测仪

梁宗强，阳郑格，周广梅，班兰，李俏林

（桂林电子科技大学商学院，广西桂林，541004）

摘要：从中国制造的长远发展角度来看，测量技术的发展和提高是机械制造发展的必要因素。随着机械工业的不断发展，对中小型孔件的测量效率的要求不断提高。我国的中小型工厂缺乏性价比高的测量比较工具，导致其整体生产效率的低下，这在我们的调查过程中尤为明显。本项目的提出就把目光集中在该层次的企业上，以期提升中小型工厂的中小型孔件的生产效率。该测量工具目的在于快速检测中小型孔件是否合格，减少了人工测量的繁琐步骤，提高工作效率，同时大大降低操作工作的工作强度和疲劳程度。

关键词：检测  孔类零件

1 传统检测装置的方式与局限

1.1工件孔径检测装置方式

随着机械工业的不断发展，对中小型孔件的测量效率的要求不断提高。目前量规是大批量的孔径测量的主要方式，而万能量具是小批量和一般精度的孔径的主要检验的工具，较高精度孔径的测量，万能量具和量规则很难满足要求，需要在专用仪器上进行测量检验，非接触式和接触式则是专用仪器测量的两种方法。

1.2传统检测装置方式的局限性

目前国内已经拥有大量的测量方法和精密的测量仪器，但对于企业在零件的大规模生产过程中并不适用，而且大大的增加了企业的生产成本，所以不适合在国内推广和发展使用。使用量规和万能量具来检查则需要用到大量的劳动力，会产生大量的人力成本，并且在企业大规模生产零件的过程中，操作工作的工作强度和疲劳程度较大，测量孔径合格率的效率不高。

2 基于IE的工件孔径快速检测仪的优势

符合工业工程学和人机工程学的中小型孔件孔径检测技术方案和装置相对于传统的检测工具有了多个方面的提升，具体有以下的优势：

（1）高效率：根据工业工程学和人机工程学原理和方法，将装置由单手单个作业向双手同时作业方向进行改善，简化和消除现有工厂中大量消耗工人注意力和时间的对准作业，最终达到对孔件的质量检测效率提高为原来二倍的目标，大大提高了测量孔径合格率的效率。

（2）成本低：装置经过可靠性分析，使之在材料和工艺运用上进一步优化，适合车间质检部门的实际应用强度。对装置的材料和工艺进行市场调查和成本分析，最终形成结构简单、成本低、市场适应性强的装置制造。

（3）工人疲劳程度低：装置进行工业工程分析和人机工程分析，经过不断实验改进装置技术方案和人机操作方式方法，工人操作的疲劳程度得到明显的降低。

3 基于IE的工件孔径快速检测仪的构造

快速检测仪主要有零件位、检验轴、轨道筒、工作台四个部分组成：

（1）零件位：零件位为一具有凹形截面的凹入部分，与被测孔件的外形相匹配。零件位的上部内边缘经过光滑倒角处理。

（2）检验轴：检验轴的检测端朝下与零件位相面对，并且与复位弹簧连接。检验轴的上部设计有下限检测部和上限检测部。其中，下限检测部前段为光滑尖头，而下限检测部与上限检测部的结合部则为倒角。

（3）轨道筒：复位弹簧和检验轴被安置在轨道筒内。复位弹簧的一端和轨道筒连接在一起，而另一端则与检验轴的上部连接。这样设计的好处是，检验轴可以沿着轨道筒进行伸缩运动。

（4）工作台：工作台上有两个零件位，分别设有待检测零件盒和合格品零件盒。不合格品零件盒位于工作台台面的下方。此外，还设有两个检验轴，它们分别位于两个零件位的上方。

4 基于IE的工件孔径快速检测仪的原理

4.1技术背景

    近期，国务院印发的《中国制造2025》明确强调：制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。而计量测试技术必须走在中国制造的前列。随着制造业中数控加工机床等先进装备的普及和广泛应用，测试计量仪器设备在生产设备中所占的比例越来越大，其重要性也愈发凸显，换句话说，随着制造业的发展，测试计量仪器设备在生产过程中的地位越来越重要。

我国的中小型工厂缺乏性价比高的测量比较工具，导致其整体生产效率的低下，这在我们的调查过程中尤为明显。本项目的提出就把目光集中在该层次的企业上，以期提升中小型工厂的中小型孔件的生产效率。该测量工具目的在于快速检测中小型孔件是否合格，减少了人工测量的繁琐步骤，这是国内外中小型工厂目前和未来发展比较重视的一个领域。

4.2工作原理

被测孔件被放置在零件位中，下拉检验轴的前部（即下限检测部）与孔接触。如果下限检测部能够顺利插入孔中，说明孔的直径大于下限检测部的尺寸。在这种情况下，将继续拉动检验轴进行进一步的检测。如果检验轴的检测端后部（即上限检测部）插不进孔中，则孔直径小于上限，可以判断孔的直径大于下限值、小于上限值，在公差范围之内，为合格品，反之为不合格品，检测完毕，放开检验轴，因为装备了复位弹簧，所以检测轴可以向上弹回。利用同样的方法，可以不间断的继续检测下一待测孔件。这样的检测方法和装置，大大减少了消耗时间，降低工人的疲劳程度，提高了工人的工作效率。因为该操作流程需要的注意时间不多，完全可以设置两个零件位和检验轴，让双手同时操作装置进行检测，进一步减少了整体检测消耗时间，提高了生产的工作效率。

5 结语

在制造企业中，用于制造过程中测试计量的费用往往占生产设备和产品成本的很大比例。随着机械工业的不断发展，对中小型孔件的测量效率的要求不断提高。我国的中小型工厂缺乏性价比高的测量比较工具，基于IE的工件孔径快速检测仪的目标集中在该层次的企业上，以期提升中小型工厂的中小型孔件的生产效率。对现有孔件孔径快速检测方法和工具进行分析，运用所学的人机工程学、基础工业工程学、机械绘图等学科的知识，对现有方法和装置进行人机工程学改造和工业工程操作改善。研发出符合工效学原理的中小型孔件孔径快速检测装置，使对孔件的质量检测效率提高为原来二倍，并大大降低工人操作的疲劳程度。

【参考文献】

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[2]韩辉,原静.一种符合工效学的轴类直径公差检测装置; ZL 2019 2 0424993. 3[P].2019-9-24.

[3]薛福连.小型孔类零件工序间同轴度误差的快速检测[J]. 上海计量测试. 2006 (04)

[4]朱正德.小型孔类零件同轴度误差工序间的快速检测[J]. 计量技术. 2000 (12)

本文用于广西桂林电子科技大学大学生创新创业训练项目：基于IE的工件孔径快速检测仪的研究和应用（项目编号：S202310595267）