通用卡尺多功能專用檢具的研制與應(yīng)用

【作者】 陶三春； 張超； 黃守義； 張宇； 曹盛華； 張耀明；

【機(jī)構(gòu)】 上海市浦東新區(qū)計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)所；

【摘要】 利用量塊具有一對(duì)相互平行測(cè)量面且量塊的測(cè)量面可以和另一量塊的測(cè)量面相研合而組合使用的特性,研制了可對(duì)通用卡尺內(nèi)外尺寸等進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)的專用夾具。闡述使用通用卡尺多功能專用檢具對(duì)卡尺內(nèi)外尺寸等進(jìn)行檢定的特點(diǎn)。從而解決了檢定通用卡尺當(dāng)前無(wú)專用內(nèi)尺寸檢具的難題。

通用卡尺是機(jī)械行業(yè)使用較多的量具之一，主要用于工件的外尺寸、內(nèi)尺寸、深度測(cè)量等，是幾何量計(jì)量領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的工作計(jì)量器具。JJG30-2012《通用卡尺檢定規(guī)程》為適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，增加了刀口內(nèi)量爪示值誤差和數(shù)顯類卡尺細(xì)分誤差等需檢定的項(xiàng)目，為了實(shí)施現(xiàn)行規(guī)程的各項(xiàng)技術(shù)要求，利用量塊具有一對(duì)相互平行測(cè)量面且量塊的測(cè)量面可以和另一量塊的測(cè)量面相研合而組合使用等特性，將現(xiàn)有 12 塊組量塊及專用測(cè)量塊進(jìn)行科學(xué)合理布局、巧妙排列、交叉結(jié)合安裝在專用檢具主體上，不僅保留原有量塊的外尺寸測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，而且生成了9 個(gè)內(nèi)尺寸測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在檢具底座增設(shè)細(xì)分誤差等幾項(xiàng)輔助檢定功能，研制了可對(duì)通用卡尺內(nèi)外尺寸等進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)（以下統(tǒng)稱檢定）的專用夾具——“通用卡尺多功能專用檢具”，獲得了國(guó)家實(shí)用新型專利證書（專利號(hào)為 ZL201320161337.1）。

1　通用卡尺多功能專用檢具

1.1　組成與作用

通用卡尺多功能專用檢具是由檢具主體與現(xiàn)有量塊及專用測(cè)量塊（以下簡(jiǎn)稱量塊）等相結(jié)合后形成內(nèi)、外尺寸的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，在一個(gè)檢具主體上用量塊與測(cè)量塊科學(xué)排列組合錯(cuò)位結(jié)合，組成具有多種規(guī)格的能對(duì)通用卡尺內(nèi)、外尺寸示值誤差檢定的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)；將整套 12 塊組中的 9 塊量塊、與 13 個(gè)10 mm 以上的測(cè)量塊安裝夾持在檢具主體上的 A、B、C、D 四個(gè)槽內(nèi)，分別進(jìn)行組合夾緊后，形成既保持量塊原有 9 個(gè)外尺寸測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，又能生成 9 個(gè)內(nèi)尺寸測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，檢具主體安裝在帶有底座的可移動(dòng)支承架上，能 360°繞軸自由旋轉(zhuǎn)，并可隨時(shí)手控任意角定位。可對(duì)測(cè)量上限 70~300 mm 各種規(guī)格游標(biāo)、帶表和數(shù)顯卡尺進(jìn)行檢定。

檢具的底座前面左旁側(cè)腰形槽內(nèi)設(shè)有數(shù)顯類卡尺細(xì)分誤差專用檢具，其專用槽內(nèi)分別放置 1 mm、2 mm、3 mm、4 mm、5 mm 量塊，可對(duì)數(shù)顯類卡尺細(xì)分誤差進(jìn)行檢定。底座上右平面開方孔，內(nèi)設(shè)深度測(cè)量桿專用檢具，檢具平板上放置兩塊 20 mm 量塊，可對(duì)通用卡尺深度測(cè)量桿示值誤差進(jìn)行檢定；底座上右平面開有的腰形槽嵌入 10 mm 量塊，可對(duì)通用卡尺內(nèi)量爪夾持量塊后進(jìn)行定位，利用外徑千分尺對(duì)刀口內(nèi)量爪平行性進(jìn)行檢定。

檢具可對(duì) 125 mm、150 mm、200 mm、300 mm等不同規(guī)格的通用卡尺分別進(jìn)行內(nèi)、外尺寸示值誤差、細(xì)分誤差、深度測(cè)量桿示值誤差、刀口內(nèi)量爪平行度等進(jìn)行檢定，達(dá)到在不增加其他標(biāo)準(zhǔn)器或設(shè)備的情況下就能進(jìn)行內(nèi)、外量爪示值誤差檢定的目的。量塊的安裝與拆卸安全可靠，檢定時(shí)讀數(shù)視角直觀清晰，并能有效任意角定位，操作簡(jiǎn)捷、方便易行。

1.2　專用檢具的結(jié)構(gòu)

見(jiàn)圖 1

2　專用檢具的裝夾與應(yīng)用

2.1　量塊與測(cè)量塊裝夾排列順序

如圖 2、3 所示。

2.2　量塊與測(cè)量塊的裝夾

　　1）按圖 2、圖 3 排列順序?qū)⒘繅K與測(cè)量塊裝夾于檢具主體上，使量塊一側(cè)面與檢具主體側(cè)面平齊，測(cè)量塊一側(cè)面與內(nèi)測(cè)量槽側(cè)面平齊。旋轉(zhuǎn)檢具主體，使檢具主體 A、B、C、D 槽呈水平狀態(tài)，A、B 槽在上層，鎖定緊固螺釘。

　　2）在 A 槽內(nèi)，將測(cè)量塊及量塊從左到右交替依次排列，10.24 mm、41.2 mm、15.36 mm、81.5 mm、20 mm、51.2 mm、20 mm、121.5 mm、10.24 mm，用兩端夾緊螺釘擰緊。

　　3）在 B 槽內(nèi)，將測(cè)量塊及量塊從左到右交替 錯(cuò) 位 依 次 排 列 10.24 mm、121.8 mm、20 mm、191.8 mm、20 mm，用兩端夾緊螺釘擰緊。松開緊固螺釘，旋轉(zhuǎn)檢具主體 180°，使檢具主體 A、B、C、D 槽呈水平狀態(tài)，C、D 槽在上層，鎖定緊固螺釘。

　　4）在 C 槽內(nèi)，將測(cè)量塊及量塊從左到右交替錯(cuò)位依次排列 20 mm、101.2 mm、20 mm、201.5 mm、20 mm，用兩端夾緊螺釘擰緊。

　　5）在 D 槽內(nèi)，將測(cè)量塊及量塊從左到右交替錯(cuò)位依次排列 20 mm、291.8 mm、20 mm，用兩端夾緊螺釘擰緊（詳見(jiàn)圖 2、圖 3）。

2.3　應(yīng)用實(shí)例

以分度值 0.01 mm、測(cè)量范圍 0 ~ 150 mm 電子數(shù)顯卡尺檢定為例：

在通用卡尺多功能專用檢具上，用 3 級(jí)或 5等卡尺專用量塊和測(cè)量塊組成可對(duì)測(cè)量范圍 0 ~150 mm 通用卡尺示值誤差進(jìn)行檢定的內(nèi)外尺寸測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。檢具主體的 A 槽和 B 槽上分別有（41.2 mm、81.5 mm、121.8 mm）3 個(gè)外尺寸測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和 3 個(gè)內(nèi)尺寸測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。檢具主體在檢定時(shí)能 360°繞軸自由旋轉(zhuǎn)，并可隨時(shí)手控任意角定位，獲得最佳視覺(jué)讀數(shù)效果。

2.3.1　外尺寸示值誤差的檢定

在檢具主體中間的測(cè)量 A 槽、B 槽內(nèi)（41.2 mm、81.5 mm、121.8 mm）3 個(gè)外尺寸進(jìn)行測(cè)量。將專用檢具置于圖 1 狀態(tài)，用左手扶持尺身左端部位，右手將尺框水平向右拉開，使兩個(gè)外量爪稍大于標(biāo)準(zhǔn)量塊測(cè)量面之間的距離 , 兩個(gè)外量爪長(zhǎng)邊要垂直于量塊工作面的長(zhǎng)邊，然后以右手拇指緩慢往左推動(dòng)尺框，使兩個(gè)外量爪卡向被測(cè)量塊工作面部位 , 輕微擺動(dòng)卡尺，當(dāng)手感外量爪測(cè)量面與量塊工作面垂直接觸且數(shù)值穩(wěn)定后即可讀數(shù)，測(cè)量應(yīng)在螺釘緊固和松開兩種狀態(tài)下進(jìn)行，每一測(cè)量點(diǎn)均應(yīng)在外量爪的里端和外端兩個(gè)位置上分別測(cè)量讀數(shù)并記錄。

2.3.2　刀口內(nèi)量爪示值誤差的檢定

在檢具主體兩側(cè)邊內(nèi)尺寸測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行測(cè)量。專用檢具置于如圖 1 狀態(tài)，將專用檢具主體向后旋轉(zhuǎn) 90°左右，用卡尺內(nèi)量爪測(cè)量 41.2 mm 和 81.5 mm兩個(gè)檢定點(diǎn)的測(cè)量塊兩端面，檢測(cè)完畢后，將專用檢具向前旋轉(zhuǎn) 180°左右，用卡尺內(nèi)量爪測(cè)量121.8 mm 檢定點(diǎn)；檢定時(shí)左手扶持尺身左端部位，右手水平移動(dòng)尺框使兩個(gè)刀口內(nèi)量爪的測(cè)量面平行卡住兩端內(nèi)尺寸測(cè)量面 , 測(cè)量?jī)?nèi)尺寸時(shí)應(yīng)輕微擺動(dòng)卡尺，手感力度適當(dāng)以找出最小測(cè)量值，待數(shù)值穩(wěn)定后即可讀數(shù)，測(cè)量應(yīng)在螺釘緊固和松開兩種狀態(tài)下進(jìn)行，每一測(cè)量點(diǎn)應(yīng)在卡尺刀口內(nèi)量爪的中間位置上測(cè)量讀數(shù)并記錄。

2.3.3　細(xì)分誤差的檢定

在專用檢具底座左側(cè)的細(xì)分誤差專用檢具上進(jìn)行測(cè)量。檢具上嵌有檢定1 mm、2 mm、3 mm、4 mm、5 mm 細(xì)分誤差的量塊。檢定時(shí)，拉出細(xì)分誤差專用檢具，檢定時(shí)按 1 mm、2 mm、3 mm、4 mm、5 mm順序從左到右進(jìn)行測(cè)量 , 方法同外尺寸示值誤差的檢定，對(duì)數(shù)顯卡尺進(jìn)行細(xì)分誤差逐一測(cè)量讀數(shù)并記錄。

2.3.4　通用卡尺深度測(cè)量桿示值誤差檢定

在檢具底座的深度測(cè)量桿專用檢具上進(jìn)行測(cè)量。將兩塊 20 mm 量塊放置在深度測(cè)量桿專用檢具底座平板上，使量塊緊靠擋塊呈倒 V 形擺放。檢定時(shí)基準(zhǔn)面與量塊工作面的長(zhǎng)邊方向接觸，測(cè)量桿測(cè)量面與專用檢具平板接觸，然后讀數(shù)并記錄。

2.3.5　刀口內(nèi)量爪平行度檢定

在檢具底座上進(jìn)行測(cè)量。將尺寸為 10 mm 的 5等量塊的長(zhǎng)邊夾持于兩外測(cè)量爪的測(cè)量面之間，緊固螺釘后，該量塊應(yīng)能在量爪測(cè)量面間滑動(dòng)而不脫落。然后，將卡尺平面旋轉(zhuǎn) 180°，平放在檢具底座上，使夾持的 10 mm 量塊嵌入腰形槽內(nèi)，用外徑千分尺沿刀口內(nèi)量爪平行于尺身方向測(cè)量，在刀口內(nèi)量爪的全長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)量，以最大與最小尺寸之差確定讀數(shù)并記錄。

3　結(jié)語(yǔ)

作為通用卡尺多功能專用檢具，其實(shí)用價(jià)值就是專用檢具與標(biāo)準(zhǔn)量塊完美結(jié)合后，由原有外尺寸的標(biāo)準(zhǔn)量塊又生成了內(nèi)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)量值，經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)內(nèi)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)量值技術(shù)指標(biāo)均符合現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定的要求，從而解決了檢定通用卡尺當(dāng)前無(wú)專用內(nèi)尺寸檢具的難題，可替代量塊內(nèi)尺寸夾具等較煩瑣的裝夾。從設(shè)計(jì)到制作實(shí)驗(yàn)樣品及試用的情況，又進(jìn)行改進(jìn)與完善，并增加輔助檢定功能等，使其更加實(shí)用，操作安全可靠，檢具主體360°旋轉(zhuǎn)更靈活輕便，讀數(shù)直觀，已基本滿足通用卡尺檢定時(shí)的多項(xiàng)功能，能有效保證通用卡尺的檢校質(zhì)量，從而大幅提高了檢定工作效率。

　　想法的確很巧妙！這種組合方式產(chǎn)生了許多卡尺檢定需要的尺寸，很有啟發(fā)性。我覺(jué)得產(chǎn)品定型后會(huì)吸引廣大萬(wàn)能量具檢定人員的歡迎的。

不錯(cuò)啊，真是用心了

原理有點(diǎn)象檢定三座標(biāo)的步距規(guī)，但尺寸應(yīng)該不 一樣，這個(gè)哪里有賣，多少錢？