復(fù)雜變速箱殼體的三坐標(biāo)檢測(cè)方法及誤差分析

丁兆福

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

復(fù)雜變速箱殼體的三坐標(biāo)檢測(cè)方法及誤差分析

丁兆福

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

變速箱殼體需要包絡(luò)整個(gè)變速箱內(nèi)部零部件，支撐并保證內(nèi)部軸系的傳動(dòng)精度，因此需要對(duì)變速箱殼體的尺寸進(jìn)行檢測(cè)，目前變速箱殼體的主要評(píng)價(jià)方法是借助于三坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)。但三坐標(biāo)評(píng)價(jià)的方式不同有時(shí)會(huì)導(dǎo)致結(jié)果輸出不夠準(zhǔn)確，給變速箱的性能評(píng)價(jià)帶來(lái)負(fù)面影響。文章借助某款變速箱殼體的實(shí)際檢測(cè)過(guò)程，對(duì)復(fù)雜變速箱殼體的三坐標(biāo)檢測(cè)方式進(jìn)行介紹。

變速箱殼體；三坐標(biāo)；檢測(cè)方法

CLC NO.: U467.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)19-97-03

前言

變速箱殼體是整個(gè)變速箱總成零部件中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜、重量最重的零部件，變速箱殼體需要包絡(luò)整個(gè)變速箱內(nèi)部的所有零部件，同時(shí)，變速箱殼體起到支撐內(nèi)部軸系，保證傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的作用，因此，變速箱殼體上的諸多特征必須滿(mǎn)足圖紙尺寸的精度要求。

目前，變速箱殼體尺寸精度的評(píng)價(jià)一般借助于三坐標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，包括殼體連接面的平面度，軸承安裝孔的位置度、圓柱度、與殼體連接面的垂直度，殼體定位銷(xiāo)安裝孔的直徑、位置度等等。

本文將借助某款變速箱殼體的三坐標(biāo)實(shí)際檢測(cè)過(guò)程，對(duì)變速箱殼體的三坐標(biāo)檢測(cè)方法進(jìn)行研究。

1 坐標(biāo)系的建立

在利用三坐標(biāo)檢測(cè)設(shè)備對(duì)變速箱殼體進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程中，首先需要將零部件固定在檢測(cè)臺(tái)架上，然后根據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行坐標(biāo)系的建立，不同的殼體，其坐標(biāo)系的建立方式不同，但基本方法一致。變速箱殼體坐標(biāo)系建立時(shí)可以采用3－2－1的方法建立坐標(biāo)系。所謂3－2－1方法是用3點(diǎn)測(cè)量殼體連接面（C面）取其法矢量建立第一軸，分別測(cè)量2個(gè)定位銷(xiāo)孔的位置，并投影到C面上形成2點(diǎn)，該兩點(diǎn)的連線(xiàn)投影到C面建立第二軸，測(cè)量輸入軸軸孔的位置，在該C面上的投影作為原點(diǎn)坐標(biāo)，然后通過(guò)平移形成變速箱殼體的檢測(cè)坐標(biāo)系。

以某款變速箱為例，在建立坐標(biāo)系時(shí)，需要在C面上進(jìn)行取點(diǎn)，形成一個(gè)平面，該平面的法相矢量作為Z軸，然后選取定位銷(xiāo)孔A和定位銷(xiāo)孔B，找到該兩個(gè)孔的圓心在C面上的投影點(diǎn)，將該2個(gè)投影點(diǎn)進(jìn)行連線(xiàn)作為X軸，最后測(cè)量輸入軸軸孔的軸線(xiàn)，該軸線(xiàn)在C面上的投影作為原點(diǎn)，將剛剛做出的連線(xiàn)移動(dòng)到原點(diǎn)位置，進(jìn)而建立坐標(biāo)系。

圖1 某變速箱殼體的結(jié)構(gòu)示意圖

手動(dòng)建立坐標(biāo)系完成之后，需要對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行校驗(yàn)，根據(jù)手動(dòng)建立坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)，讓設(shè)備自動(dòng)找正，重新建立坐標(biāo)系，然后檢查該坐標(biāo)系與手動(dòng)建立的坐標(biāo)系的差別，如果基本吻合，說(shuō)明坐標(biāo)系建立準(zhǔn)確，就可以進(jìn)行下一步檢測(cè)。如果相差較大，需要重新校核。

2 軸承孔的檢測(cè)

變速箱殼體要承載整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)并保證傳動(dòng)精度，而傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度通過(guò)殼體上的軸承孔予以保證，因此，變速箱殼體上軸承孔的相關(guān)尺寸要求十分嚴(yán)格，在測(cè)量殼體上軸承孔的尺寸時(shí)，一般有兩種方法：1）采集3層，每層4個(gè)點(diǎn)；2）掃描軸承孔內(nèi)圓，掃面三層；在測(cè)量變速箱殼體過(guò)程中，兩種方式均可，為提高效率，一般選擇第一種方法作為變速箱殼體軸承孔的測(cè)量方法。

該種測(cè)量方式得到的是柱體，可以輸出軸承孔的直徑、位置度、垂直度以及圓柱度等指標(biāo)。同樣，在變速箱殼體中其他比較重要的安裝孔均需要該種方式進(jìn)行測(cè)量：

圖2 三坐標(biāo)測(cè)量殼體模型

為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的有效性，在測(cè)量過(guò)程中需要特別注意以下幾點(diǎn)：

1） 由于軸承孔的寬度值較小，如果基準(zhǔn)平面距離較遠(yuǎn)時(shí)，可以采用中間平面轉(zhuǎn)換的思想進(jìn)行評(píng)價(jià)，避免出現(xiàn)誤差較大的情況；

2） 軸承孔一般都會(huì)設(shè)計(jì)有導(dǎo)油槽，導(dǎo)致殼體軸承孔不是完整圓柱，此時(shí)測(cè)量過(guò)程中需要避開(kāi)導(dǎo)油槽進(jìn)行采集；

3 平面的檢測(cè)

變速箱殼體均設(shè)計(jì)有較多的平面，以殼體連接面為例，殼體連接面一般要求平面度和粗糙度，粗糙度影響整個(gè)變速箱的氣密性，而殼體連接面的平面度則直接影響裝配后整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度，在測(cè)量平面度時(shí)，需要在整個(gè)平面中盡可能多的采集測(cè)量點(diǎn)，一般每個(gè)螺栓安裝孔之間采集2~3個(gè)點(diǎn)為宜，這樣測(cè)量的殼體連接面的平面度較為準(zhǔn)確。

測(cè)量時(shí)要盡可能的避開(kāi)殼體連接面上的氣縮孔以及劃痕位置，避免影響測(cè)量后的數(shù)據(jù)。

4 螺栓孔的檢測(cè)

變速箱殼體需要固定整機(jī)中所有零部件，因此變速箱殼體上設(shè)計(jì)有較多的螺栓安裝孔，螺紋孔的位置度要有一定的要求以保證零部件的安裝精度，為了提高生產(chǎn)效率，一般使用三坐標(biāo)進(jìn)行螺紋孔的檢測(cè)。

但使用三坐標(biāo)檢測(cè)螺紋孔的位置度時(shí)，不可避免會(huì)產(chǎn)生誤差，測(cè)量螺紋孔時(shí)三坐標(biāo)的探針需要在孔內(nèi)打4個(gè)點(diǎn)來(lái)確定一個(gè)圓，探針的針頭在打點(diǎn)時(shí)，針頭可能會(huì)打到螺牙的“峰頂”或者“峰谷”，由此導(dǎo)致誤差產(chǎn)生。以M8×1.25內(nèi)螺紋孔的測(cè)量為例，針頭打點(diǎn)時(shí)，一個(gè)點(diǎn)打在了“峰頂”，另一個(gè)點(diǎn)打在了“峰谷”，如下圖所示：

圖3 直徑Φ3mm測(cè)量的螺紋孔誤差

當(dāng)使用直徑Φ3mm的探針時(shí)，分析得到的單側(cè)理論最大偏差值為0.037mm，由于探針需要打四個(gè)點(diǎn)，那么，在與上圖相垂直的平面，螺紋孔測(cè)量的位置度最大誤差為0.037*1.414=0.052。

圖4 直徑Φ5mm測(cè)量的螺紋孔誤差

當(dāng)使用直徑為Φ5mm的探針時(shí)，得到螺紋孔測(cè)量的位置度最大誤差為：0.022*1.414=0.031。

從上述測(cè)量結(jié)果分析來(lái)看，使用探針的直徑越大測(cè)量誤差越小，當(dāng)然這取決于螺紋孔的規(guī)格，實(shí)際產(chǎn)品中，螺紋孔的位置度要求一般比較寬松，因此操作中一般會(huì)忽略螺紋孔的測(cè)量誤差，如要求螺紋孔的位置精度較高時(shí)，需要測(cè)量螺紋底孔或者使用專(zhuān)用檢具進(jìn)行螺紋孔的測(cè)量。

變速箱殼體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，三坐標(biāo)檢測(cè)工具只能檢測(cè)變速箱殼體的部分尺寸，并不能將變速箱殼體的全部尺寸予以表達(dá)，需要借助其他的專(zhuān)用檢具綜合評(píng)價(jià)?？傮w來(lái)說(shuō)，三坐標(biāo)檢測(cè)手段對(duì)于向變速箱殼體等復(fù)雜零部件來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常值得可信的方式，隨著科技的進(jìn)步，三坐標(biāo)檢測(cè)零部件的手段會(huì)越來(lái)越豐富，誤差控制也會(huì)越來(lái)越精致。

[1] 張曉宇.箱體類(lèi)工件如何在三坐標(biāo)測(cè)量中合理建立坐標(biāo)系.[J] 機(jī)械工程師,2012年第1期,43~44.

[2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社,2002.1,第4版.

[3] 葛建中.關(guān)于三坐標(biāo)測(cè)量策略的探討.[J]安徽工程科技學(xué)院學(xué)報(bào),2010年第4期,50~53.

The three-coordinate detection method and error analysis of complex gearbox housing

Ding Zhaofu
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

the internal parts need enveloping the whole transmission gearbox shell, support and ensure the accuracy of the internal shaft drive, so it is necessary to detect the size of the gearbox casing, at present the main gearbox shell evaluation method is the use of three coordinates implementation. However, the difference of the three coordinate evaluation can sometimes result in inaccurate output, which can negatively affect the performance evaluation of the gearbox. Based on the actual testing process of a gearbox, this paper introduces the three coordinate detection methods of complex gearbox housing.

gearbox housing; Three coordinates; Detection method

U467.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)19-97-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.19.033

丁兆福，就職于安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司。