差速器殼體內(nèi)球徑測量檢具設(shè)計(jì)

袁小江

（江蘇無錫科技職業(yè)學(xué)院中德機(jī)電學(xué)院，江蘇無錫214028）

某汽車零件（差速器殼體），如圖1所示。差速器殼體零件的內(nèi)球面半徑尺寸SR57.96±0.048 mm，其裝配的精度要求較高；內(nèi)球面的球心位置也有較高的要求，其位置度公差為φ0.076 mm（相對于零件的A基準(zhǔn)和B基準(zhǔn)），所以在工件的加工過程中需要進(jìn)行一定比例的抽樣檢測以控制工件的加工精度。

1 測量方法分析

差速器殼體零件的被測尺寸為內(nèi)球面的半徑尺寸及其球心點(diǎn)的位置度誤差。本工序下的測量基準(zhǔn)為端面基準(zhǔn)B，及內(nèi)孔基準(zhǔn)φ39.85mm為A基準(zhǔn)。工件不規(guī)則的內(nèi)球徑的測量比較困難，通常沒有標(biāo)準(zhǔn)的測量工具，同時(shí)要考慮測量的準(zhǔn)確性，需要在被測范圍內(nèi)均布測量點(diǎn)。工件的被檢測部位位于工件B基準(zhǔn)的端面上，為了測量的簡單、方便需要將工件測量時(shí)如圖1所示放置，由于A基準(zhǔn)部位的端面尺寸比較小，易影響測量結(jié)果，所以考慮采用一個底座，把工件穩(wěn)固地放置在底座上再進(jìn)行測量，以減小測量的誤差。檢具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

2 檢具結(jié)構(gòu)分析

檢具結(jié)構(gòu)如圖2所示。測量時(shí)，采用底板5、定位套3、支承4等零件作為被測工件的安放座，用被測工件的小端外圓柱面尺寸φ57.95±0.25 mm與定位套的內(nèi)孔進(jìn)行間隙配合定位，同時(shí)用安放座的工件支承4來支撐被測工件的幾個小臺階平面，工件放置好后進(jìn)行測量。檢具設(shè)計(jì)中，為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，測量取點(diǎn)的數(shù)量和位置需要在測量面上均布測點(diǎn)，由于被測要素是球面，所以要求測量時(shí)測量頭要沿著球半徑的軌跡進(jìn)行運(yùn)動測量；為了解決這一難題，設(shè)計(jì)了基準(zhǔn)柱10、前定位頭2、后定位頭8、鋼球6等組合件與被測工件的A基準(zhǔn)進(jìn)行配合定位。這種定位形式與模具的滾動模架的結(jié)構(gòu)類似，可以消除檢具和被測工件之間的配合誤差，以最大程度地減小檢具的設(shè)計(jì)加工對測量結(jié)果的影響。基準(zhǔn)柱10的另外一端與基準(zhǔn)板14連接?；鶞?zhǔn)板14的下面設(shè)計(jì)了三個定位頭11，其定位頭的下端面與被測工件的B基準(zhǔn)端面進(jìn)行配合定位。通過以上設(shè)計(jì)就把檢具的測量基準(zhǔn)與被測工件的工藝基準(zhǔn)進(jìn)行了重合設(shè)置。

測量時(shí)使用百分表進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示和讀數(shù)。百分表17設(shè)置在基準(zhǔn)柱10上，并通過定位銷19使得百分表可以繞定位銷19的軸進(jìn)行一定角度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。測量時(shí)人工拉動手柄B，百分表就可以在被測工件的測量范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)移動，以實(shí)現(xiàn)測量球面徑范圍內(nèi)的測量取點(diǎn)。同時(shí)，再人工抬動手柄A使得整個檢具的測量系統(tǒng)部分繞被測工件的軸線轉(zhuǎn)動，以實(shí)現(xiàn)工件被測球面的全方位的測量取值。

2.1 基準(zhǔn)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基準(zhǔn)柱的結(jié)構(gòu)如圖3所示?；鶞?zhǔn)柱零件是檢具中重要的零件，其加工精度要求較高，不光要與被測工件的基準(zhǔn)配合，還要在基準(zhǔn)柱的U型結(jié)構(gòu)中設(shè)置測量用的表座系統(tǒng)，需要與其他零件精密配合組裝?；鶞?zhǔn)柱零件整體采用硬質(zhì)合金GCr15材料制造。

2.2 校準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

檢具測量前都需要用高精度的標(biāo)準(zhǔn)零件對檢具進(jìn)行校零測量，并將測量百分表進(jìn)行檢定。差速器殼體零件測量的要素是一個球面，相應(yīng)的檢具校準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)較為困難，通過分析測量檢具的結(jié)構(gòu)及被測要素的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了如圖4所示的校準(zhǔn)件零件結(jié)構(gòu)。該零件需要與檢具零件基準(zhǔn)板B（圖2中，件14）裝配后一起加工而成，其校準(zhǔn)用的圓弧面加工半徑尺寸為R57.96±0.005 mm。檢具進(jìn)行測量工件前，先搬動手柄B帶動整個百分表的測頭系統(tǒng)轉(zhuǎn)動，使百分表的測頭接觸校準(zhǔn)件的圓弧面標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行校準(zhǔn)測量。之后，再把測頭系統(tǒng)向相反方向轉(zhuǎn)動進(jìn)行被測工件的測量。

3 測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

差速器殼體零件內(nèi)球徑尺寸及位置度誤差的測量數(shù)據(jù)還需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，針對球面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需要對多點(diǎn)進(jìn)行測量，以求測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。檢具測量時(shí)，分別隨機(jī)的測量出3處球面的半徑值：R1、R2、R3，然后計(jì)算出球面的平均半徑值：R=（R1+R2+R3）/3。關(guān)于球心的位置度誤差統(tǒng)計(jì)方法為：找出被測工件球面中3處球面接近水平面的Rmax和Rmin值，計(jì)算出（Rmax-Rmin）/2的值，該值為被測球面在水平面的位置度誤差；找出3個球面的最大半徑差值m（找出3個中每個球面接近水平面與下端點(diǎn)的半徑值m），計(jì)算出m/2值即為垂直方向的位置度誤差。球面位置度誤差分離表如表1所示。

表1 球面位置度誤差分離表 mm

4 結(jié)語

檢具的設(shè)計(jì)重點(diǎn)針對被測工件的球面要素進(jìn)行分析并加以解決，利用可轉(zhuǎn)動角度的測頭系統(tǒng)進(jìn)行測量，實(shí)現(xiàn)了難度較大的球面尺寸要素的測量，同時(shí)把檢具與檢具校準(zhǔn)件設(shè)計(jì)為一體式的結(jié)構(gòu)，提高了測量效率，實(shí)現(xiàn)了球面測量專用檢具的設(shè)計(jì)，檢具最終達(dá)到了驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。測量重復(fù)性：GR&R≤20%；并獲得實(shí)際應(yīng)用的驗(yàn)證。對于類似批量零件的檢測，該檢具簡單實(shí)用，對同類零件檢具的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。

［1］張京山.金屬及合金材料手冊［M］.北京：金盾出版社，2005.

［2］董雙財(cái).測量系統(tǒng)分析-理論方法和應(yīng)用［M］.北京：中國計(jì)量出版社，2006.

［3］徐茂功，桂定一.公差配合與技術(shù)測量［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［4］鄭育軍.國內(nèi)外形位誤差研究發(fā)展［J］.工具技術(shù)，2006，40（11）：10-12.

［5］劉景玉.直線度誤差測量不確定度分析［J］.計(jì)量技術(shù)，1993（4）：11-13.

［6］侯學(xué)鋒.對形位誤差測量不確定度影響因素的探討［J］.工具技術(shù)，2008，42（4）：102-104.

［7］楊紹英.散熱器中心距專用量具［J］.機(jī)械工程師，2008（5）：102.

［8］賈忠輝.測量曲軸中心距的專用檢具［J］.工具技術(shù)，2003，37（8）：60-62.

［9］費(fèi)業(yè)泰.動態(tài)測量精度理論研究進(jìn)展與未來.中國機(jī)械工程，2007，18（18）：2260-2262.