車(chē)軸尺寸自動(dòng)化測(cè)量方式探討

秦榮斌 黃鋒 聶榮兵 王飛翔

摘要：車(chē)軸是鐵路機(jī)車(chē)、車(chē)輛走行部輪軸系統(tǒng)的重要組成部分，制作進(jìn)度要求非常高，對(duì)于尺寸檢測(cè)方面就非常關(guān)鍵，使用三坐標(biāo)自動(dòng)檢測(cè)車(chē)軸尺寸方式，對(duì)車(chē)軸高精度尺寸檢測(cè)、高效率生產(chǎn)的一種方式探討。

關(guān)鍵詞：三坐標(biāo);車(chē)軸;自動(dòng)檢測(cè)

1、前言

車(chē)軸是鐵路機(jī)車(chē)、車(chē)輛走行部輪軸系統(tǒng)的重要組成部分，是鐵路機(jī)車(chē)、車(chē)輛走行部最重要的部件之一。列車(chē)在運(yùn)行的過(guò)程中，列車(chē)上的車(chē)軸旋轉(zhuǎn)很快，如果制造精度不夠，可能會(huì)導(dǎo)車(chē)軸的磨損及疲勞，在嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)l(fā)特大事故，所以在車(chē)軸的質(zhì)量檢測(cè)工作尤為重要。

2、問(wèn)題的提出

目前車(chē)軸的測(cè)量都是手工測(cè)量。這樣主要存在以下問(wèn)題：1、手工測(cè)量時(shí)在測(cè)量過(guò)程中量具會(huì)導(dǎo)致車(chē)軸不同程度的損傷，影響尺寸精度。2、手工測(cè)量會(huì)由于檢測(cè)人員的檢測(cè)方式、手感及精神狀態(tài)不同等而導(dǎo)致不同的測(cè)量誤差。3、檢測(cè)完之后，還需要將測(cè)量結(jié)果記錄到紙質(zhì)文檔中，使得檢測(cè)效率會(huì)慢很多。

其實(shí)，目前車(chē)軸尺寸的測(cè)量方法探索有很多，可分為機(jī)械測(cè)量法、氣動(dòng)法、超聲法、光學(xué)檢測(cè)法等，傳統(tǒng)的機(jī)械測(cè)量法是利用機(jī)械式測(cè)量工具利用直尺、游標(biāo)卡尺、千分尺等工具進(jìn)行機(jī)械接觸式測(cè)量方法，容易使零件表面發(fā)生損傷或變形。但是這些方法不是精度不夠高，就是太過(guò)專(zhuān)一，僅適用于一種型號(hào)的車(chē)軸，如果更換軸型會(huì)很繁瑣，不利于現(xiàn)在的多品種車(chē)軸生產(chǎn)。

3、解決方式

為提高車(chē)軸的產(chǎn)品質(zhì)量及質(zhì)量穩(wěn)定性，在此探討車(chē)軸使用三坐標(biāo)自動(dòng)檢測(cè)的方法。

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，它能在一個(gè)立體空間范圍內(nèi)，能夠測(cè)量工件的幾何形狀、長(zhǎng)度及圓周分度等的儀器。三坐標(biāo)能測(cè)量尺寸的點(diǎn)、面、圓、線、球、圓錐、圓柱;形位公差包括圓柱度、直線度、垂直度、圓度、平行度、同心度、位置度等。同時(shí)，三坐標(biāo)的檢測(cè)精度達(dá)到（2.4+L/357）mm，由此看出三坐標(biāo)的功能和檢測(cè)精度完全能滿足車(chē)軸各部位的尺寸檢測(cè)。

但在國(guó)內(nèi)車(chē)軸加工單位很少使用三坐標(biāo)測(cè)量，主要存在以下幾個(gè)原因：1、受場(chǎng)地限制，三坐標(biāo)檢測(cè)需要恒溫，需要建立專(zhuān)門(mén)的恒溫室;2、檢測(cè)效率慢，影響生產(chǎn)節(jié)拍。

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)目前使用大多數(shù)都是在實(shí)驗(yàn)室或計(jì)量室里使用，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)精度受溫度影響很大，因此測(cè)量時(shí)，測(cè)量工件和三坐標(biāo)設(shè)備必須要恒溫一定的時(shí)間，要解決該問(wèn)題需要建立一個(gè)恒溫房。

車(chē)軸的恒溫房建立，一般會(huì)覺(jué)得需要場(chǎng)地很大，這也是加工單位不想在現(xiàn)場(chǎng)使用的主要原因之一。為節(jié)省產(chǎn)地，有兩種方案，一種手動(dòng)操作的，將車(chē)軸放在車(chē)軸專(zhuān)用的轉(zhuǎn)運(yùn)架上，然后轉(zhuǎn)運(yùn)架跺起，測(cè)量的時(shí)候再手動(dòng)吊到三坐標(biāo)上進(jìn)行檢測(cè)，這樣同樣大小場(chǎng)地，存放車(chē)軸的數(shù)量會(huì)增倍，以減少場(chǎng)地，如下圖1，所占場(chǎng)地14m×8m左右的場(chǎng)地，轉(zhuǎn)運(yùn)架跺兩層可以存放30根軸，最多跺3層，因此最多可以存放45根車(chē)軸。

另一種使用車(chē)軸智能存放庫(kù)自動(dòng)存放，這種方式可以實(shí)現(xiàn)全部自動(dòng)化，將車(chē)軸放入輸送線上，車(chē)軸自動(dòng)傳至車(chē)軸智能庫(kù)中，檢測(cè)時(shí)自動(dòng)將車(chē)軸傳輸至三坐標(biāo)上進(jìn)行檢測(cè)，然后自動(dòng)將車(chē)軸傳出，檢測(cè)完后的車(chē)軸和未檢測(cè)的車(chē)軸也可以自動(dòng)識(shí)別，如圖2，使用場(chǎng)地15m×8m，可以存放54根車(chē)軸。

兩種方式各有優(yōu)劣，第一種方式造價(jià)相對(duì)低，但比較靈活，換不同型號(hào)的車(chē)軸產(chǎn)品檢測(cè)時(shí)很快，也可以檢測(cè)軸以外的一些產(chǎn)品;第二種檢測(cè)方式比較單一只能檢測(cè)車(chē)軸產(chǎn)品，且更換軸型時(shí)如果需要調(diào)整一些傳輸位置或定位位置會(huì)需要一定的時(shí)間。

三坐標(biāo)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)的效率是根據(jù)檢測(cè)的尺寸相關(guān)的，如位置度、對(duì)稱(chēng)度等形位公差測(cè)量需要的時(shí)間長(zhǎng)，直接測(cè)量的幾何尺寸，如長(zhǎng)度、直徑等需要時(shí)間很短。車(chē)軸的關(guān)鍵尺寸主要是軸頸、防塵座、輪座以及齒輪座的直徑和長(zhǎng)度軸間距車(chē)軸全長(zhǎng)、軸頸長(zhǎng)度，如果只測(cè)量以上的幾個(gè)尺寸檢測(cè)效率還是比較快，需要測(cè)量車(chē)軸全部尺寸檢測(cè)效率就比較慢，根據(jù)使用情況，只檢測(cè)車(chē)軸的關(guān)鍵尺寸，檢測(cè)時(shí)間約6.5分鐘，檢測(cè)車(chē)軸的全部尺寸檢測(cè)，時(shí)間約35分鐘。

總體來(lái)說(shuō)，三坐標(biāo)測(cè)量的精度及靈活性還是比目前國(guó)內(nèi)的一些車(chē)軸專(zhuān)用檢測(cè)設(shè)備高，這樣能實(shí)現(xiàn)車(chē)軸批量檢測(cè)的一種方式，以供參考。

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