前軸檢測方法的淺談

張繼明

前軸檢測方法的淺談

張繼明

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章針對前軸檢測，運用三坐標測量儀的測量技術，利用前軸相關的點、線、面進行精密檢測，摒除舊的測量手法，為設計開發(fā)提供更精確的數據，提升設計水平。

三坐標測量儀；測量技術；前軸

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-213-03

引言

隨著汽車設計對零部件檢測數據要求精密程度的不斷提升，三坐標測量儀已在零部件檢測、質量管理、數據統計與分析、逆向工程等得到廣泛運用。2006年，商用車研究院提出根據五十鈴原件進行樣件開發(fā)，提升帥鈴Ⅱ實物品質，打開高端輕卡的市場。為此檢測數據的準確性對開發(fā)設計的指導作用尤為重要。

前軸在前橋設計中的重要作用：

前橋作為轉向橋外還兼起驅動橋的作用，因此又稱之為轉向驅動橋。它是在保證汽車轉向功能的同時，應使轉向輪有自動回正作用，以保證汽車穩(wěn)定的直線行駛功能。即當轉向輪載遇外力作用發(fā)生偏轉時，一旦作用的外力消失后，應能立即回到原來的直線行駛的位置。這種自動回正作用是由轉向輪的定位參數來保證實現的。也就是轉向輪、主銷和前軸之間的安裝應具有一定精確的相對位置。這些轉向輪的定位參數有：主銷后傾角、主銷內傾角、前輪外傾角和前輪前束。前軸的設計尺寸就包含了主銷后傾角、主銷內傾角等影響轉向輪自動回正的定位參數。因此，五十鈴前軸檢測的精確度將直接影響轉向輪自動回正定位參數的確定。

三坐標測量儀的測量原理：

三坐標測量儀是利用單臂三維測量劃線儀的點采集，通過系統參數設定，對采集的點進行處理，形成所需的點、線、面，并運用CAD制圖原理構成模擬圖形，用以計算所測實物的量值。

三坐標測量儀的系統參數：

三坐標測量儀的系統參數主要由操作界面菜單及測量系統工具條所組成。操作界面菜單包括：程序主界面、環(huán)境設置圖層與顏色窗口切換及元素查看。

測量系統工具條包括：1）基本測量元素：單點測量、直線測量、平面測量、球測量、園的測量、園柱測量、園錐測量等；2）薄壁件測量 ：多點找正、曲面點、曲面園、橢園測量、方槽測量、園槽測量、邊緣點；

同時為了滿足間接測量的需要，系統還設計了自定義元素：自定義元素輸入、元素的數據定義；元素重建：點重建、直線重建、平面重建、園重建、球面重建、園柱面重建、園錐面重建；

形成計算量值的參數包括：公差計算：平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、位置度、對稱度、跳動；相關計算：距離、角度、交點、交線、投影。

實物測量時，不僅要運用到上述各測量參數，坐標的正確建立是使用三坐標測量儀的關鍵技術，它需要測量人員對圖紙要求的設計基準進行分析，實物制造加工工藝有所了解，確保設計基準、加工工藝基準及測量基準的一致性程度，盡量避免因基準誤差所造成的量值偏差。三坐標測量儀提供建立坐標的方法有：三點找正建坐標法和（3-2-1）建坐標法。（如圖1所示）。

圖1 三坐標系統界面

某標桿車前軸原件的測量方法

1 前軸兩主銷孔孔距的測量

由于前軸主銷孔同時存在后傾角度及內傾角度，因此前軸兩主銷孔孔距在設計圖紙上只能以理想中間點為距離標注連線，這就給實物測量帶來困難。

目前前軸兩主銷孔孔距的測量大多采用卷尺，確定量值的方法是將上端孔距與下端孔距之和除以二得出。此測量方法因卷尺本身存在較大的測量誤差且在計算時為理想尺寸，因此測量精度不高，誤差較大，量值只能控制在0.5mm的范圍。

而利用三坐標測量儀的測量系統可直接在前軸主銷的上下端面取點構面，并運用點重建的功能獲取前軸兩主銷孔孔距的量值，量值可以控制在0.001mm的范圍，此測量方法不僅準確度高，其量值精度也很高。（如圖2所示）。

圖2 主銷孔孔距

2 前軸主銷孔與鎖栓孔距離的測量

前軸鎖栓孔的作用主要是固定主銷位置，其配合間隙直接影響前橋裝配質量，是前橋重要的安全件，也是公司“五十鈴”達標項。

在生產線上一般采用專用檢具，只能判定是否合格，不能確定量值。（如圖3所示）而作為五十鈴原件開發(fā)設計，數據的需求是設計的依據，因此三坐標測量儀的檢測數據彌補了這一空白。檢測時，三坐標測量儀可利用兩垂直軸線取量值的計算工具來確定主銷孔與鎖栓孔的距離，方便快捷且準確。

圖3 鎖栓專用檢具

3 前軸后傾角、內傾角的測量

由于前軸主銷孔存在后傾角和內傾角兩個空間角度共存的情況，給檢測帶來難度。公司內現有兩種測量方法：

3.1 采用檢測臺架與主銷芯棒配合檢測

由于芯棒與前軸主銷孔存在配合間隙，不能精確顯示數據，產生的誤差較大。（如圖4所示）。

3.2 采用專用檢具

主銷芯棒配合角度尺，百分表測量。精度只達到0.1mm，檢具間的配合，存在無法預測的累計誤差（如圖5、6所示）

通過分析目前的測量方法都采用專用檢具—主銷芯棒檢測。由于前軸主銷孔尺寸存在加工誤差，所以不能保證芯棒和主銷孔的配合間隙達到統一狀態(tài)。這樣就存在因檢測基準不同而產生的數據偏差。而采用量具—角度尺、百分表配合測量存在組裝精度和檢測手法不同而產生的累計誤差。

圖4 檢測臺架

圖5 萬能角度尺

圖6 百分表

以上兩種檢測方法都存在不同程度的測量誤差,為了更好的避免測量誤差，提高前軸后傾角、內傾角的測量精確度，通過分析，以及到生產線進行工藝確認，制定了檢測方案。

3.3 建立坐標系

通過工藝確認，以前軸板簧面為測量基準，選用（3-2-1）建坐標法，確定前軸坐標位置。

3.4 后傾角的計算

取主銷孔軸線與前軸板簧面的夾角，但為了防止兩邊角度不一致，取兩主銷軸線的夾角量值進行對比復核，以保證量值準確性。

3.5 內傾角的計算

在確定前軸坐標位置后，利用三坐標（如圖7所示）可測量空間角度的工作原理來獲取內傾角的量值。

此直接取點構面，建坐標的檢測方法不僅避免了因臺架與主銷芯棒配合的配合誤差，也消除了由量具測量的累積誤差。保證了前軸后傾角、內傾角的量值精度。

通過此次五十鈴前軸檢測不僅提升了檢測人員對前軸關鍵尺寸的了解，同時也鍛煉了檢測業(yè)務能力，豐富了三坐標測量儀的應用范圍。

圖7 三坐標測量儀

[1] 陳家瑞等,汽車構造[M].第五版,北京：人民交通出版社,2006, 191～200.

[1] 黃云清. 公差配合及測量技術[M]. 第一版,北京：機械工業(yè)出版社,2006,76～129.

The application of 3D coordinate measurement of apparatus to front axle

Zhang Jiming
（Anhui Jianghuai Automobile group Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）

The paper applies 3D coordinate measurement of apparatus measured technique to the measurement of front axle, making use of point. line and side related with front axle get a precise measurement, abolishes old measurement, for design development offers more precise datas,improves design ability.

3D coordinate apparatus; measured technique; front axle

U467

A

1671-7988 (2017)16-213-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.075

張繼明，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。