孙振宇，苏圣中，邓莹，郑思源，任文杰，韩辉
桂林电子科技大学商学院，广西桂林，541004
摘要：随着经济的发展,制造业在我国国民经济中所占的比重越来越大。知识经济时代的到来,中国的传统制造业也必将向着新型制造业的方向转变[1]。在制造业中，轴类零件是机器的常用零件，需求量比较大，有良好的市场前景。在轴类零件的加工过程中，废品率一个比较重要的数据，如果废品率太高，会浪费资源，经济效益也会降低。本文研究的智能化公差检测装置可以快速测量出被测轴是否符合公差要求，并且可以通过数据分析发现加工设备的系统误差规律，方便工厂根据发现的规律及时对加工设备进行调整，从而降低轴类零件的废品率。
关键词：检测；轴类零件
1 传统检测装置的原理与局限
1.1轴类检测装置原理
对轴的公差检测一般采用方法是用两个孔件量规，两个孔件量规的直径分别为轴的公差上限和公差下限[2]。假如直径为公差上限的量规可以嵌入轴，直径为公差下限的量规不能嵌入轴，则说明轴的直径数值介于公差下限与公差上限之间，轴的加工符合公差要求。
1.2 传统装置的局限性
随着科技的不断进步，工厂规模逐渐扩大，对于大批量的轴类零件测量，按照传统的测量方法，需要使用现有的两个孔件量规来对同一个轴进行两次测量。需要耗费大量的人力，同时导致花费大量的时间，测量的效率不高，并且很难发现加工设备的系统误差规律。要知道机械加工的工艺当中，关键是保障零件的精度，这是影响最终质量的关键因素[3]。
2 智能化轴类直径公差检测装置的优势
智能化轴类直径公差检测系统结合部分传统检测装置的优势，并且根据现有科技进行合理改善，具有如下优势。
（1）高效率：该装置采用只能化的手段，结合工效学的轴类直径公差检测，使得这种装置使用简单高效，可一次测量得出被测轴是否符合公差要求。相较于传统公差检测装置而言，大大提高了检测效率。
（2）数据分析：机器可以将检测过程中的数据上传并进行分析、处理，然后根据需求和储存好的模型给出最佳方案及可选替代方案。
当机器发现录入数据超过设定阈值通过发出警报来通知管理员，并指明错误发生具体的可能原因。
（3）可视化管理员界面:管理员App中包括数据报表与智能修复两个大块。其中数据报表用于查看机器运行的历史统计数据；智能修复则主要用于提供云计算结果及差错预警通知。
3 智能化轴类直径公差检测装置的构造
智能化公差检测装置主要由壳体、量规、指示柱和复位弹簧组成。
（1）壳体：从外观上看是一段柱体，里面是空腔的，壳体有一种透明材质制作而成。
（2）量规：量规是管状体，其内径被分为A、B、C三段。A段是管状体的首部，也称为上限段，B段位于管状体的中部，两端与A、C两端相连通，是合格品的检测段。
.png)
图1
（3）指示柱：指示柱包括两部分——柱体和柱帽。柱帽位于柱体的一端，柱体的直径小于量规C段的内径；从柱体与柱帽的连接处开始，柱体的表面同样被分为a、b、c三段，a段的颜色为蓝色，b段的颜色为绿色，c段的颜色为红色，并且指示柱a、b、c三段的长度和量规管状体的A、B、C三段长度相同。
.png)
图2
（4）复位弹簧：装置在没有工作的时候，可以把柱帽弹回初始位置。
指示柱从量规C段的端口插入，柱帽和管状体C段端口相抵接，从而防止柱体从量规的A段端口穿出，柱体可以在量规的管状体内移动。壳体开口端与量规的C端外侧相套接，柱帽与壳体内侧顶部通过弹簧连接，这样可以使得柱帽初始的位置为柱帽与管状体的抵接处，柱体和柱帽可以在壳体里移动。
.png)
图3
4 智能化检测装置的原理
4.1 技术背景
随着我国进入现代工业化发展阶段，无论是机械加工、汽车制造、冶金等重工业领域，轴类零件无处不用，不管是在设备、工具、原料还是产品中都起着至关重要的作用。
我们旨在制造创新一种更节省时间和利于产品数据处理的云端测量装置，该产品可以大幅提高工厂的检测效率，节省中间的时间、材料、信息交流。同时结合当下热点大数据分析，使管理更加智能化，推动智能化的发展。
4.2 智能化轴类公差检测装置原理
智能化轴类公差检测装置采用了新的方法来测量零件的公差加工误差，下面介绍被测量轴的端部从量规的A段的开口端插入的过程：
当被测轴被量规柱体的A段开口端挡住，没有接触到柱体并且柱体和柱帽也没有被推动时，说明公差上限小于被测轴的直径，该被测轴为不合格品。
当被测轴没被量规的A段开口端挡住时，缓缓向前，接触到柱体，柱体和柱帽在壳体内部被推动，复式弹簧压缩。假如被测轴恰好被量规管状体B段开口端挡住，此时透过透明的壳体可以看到指示柱柱体显露出蓝色的a段，说明被测轴直径在公差上限与基本尺寸之间，该被测轴为偏大合格品，公差接近公差上限。
当被测轴没有被量规的A段开口端挡住，也顺利通过B段的开口端，最终被测轴被量规管状体的C段开口端挡住时，透过透明的壳体可以看到到指示柱柱体显露出蓝色的指示柱a段和绿色的指示柱b段，这说明被测轴的直径在基本尺寸与公差下限之间，该被测轴为偏小合格品，公差是接近于公差下限。
当被测轴没有被量规管状体的A段开口端挡住，也没有被B、C两段的开口端挡住时，透过透明的壳体可以看到到指示柱柱体显露出蓝色的指示柱a段、绿色的指示柱b段和红色的指示柱c段，这说明被测轴的直径小于公差下限，改被测轴为废品。
装置会记录同一批次不合格品、偏大合格品、偏小合格品和废品的数量；工厂可以根据这些数据及时对加工设备进行相应调整，减少相关损失。
5 结语
随着科技的多元化快速发展，人们对机械产品的数量与质量都提出了更高的要求，零件加工的精度是机械零件加工质量的核心与决定性部分[4]。智能化轴类公差检测装置可以快速、大批量的对轴类零件的公差进行检测；同时通过数据分析可以快速发现零件的误差规律，从而可以及时进行生产调整，提高资源利用率。
参考文献
[1] 陈星.传统制造业向新型制造业转变的重要性[J].现代经济信息,2011,13期.
[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]佟勇. 机械加工工艺对零件加工精度的影响[J].世界家苑.2018.11期.
[4]夏颖怡.浅析机械加工对零件加工精度的影响[J].山东工业技术.2017.08期.
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：智能化轴类直径公差检测系统（项目编号：202010595326）