差速器殼體半軸輪端面深度測(cè)量方法優(yōu)化與研究

在汽車驅(qū)動(dòng)橋中，差速器總成是驅(qū)動(dòng)橋中一個(gè)極為重要的總成，差速器的作用是一方面向兩邊車輪傳遞動(dòng)力，另一方面在汽車轉(zhuǎn)彎、打滑或在不平路面上行駛時(shí)，允許兩邊車輪以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，可以使兩邊車輪以純滾動(dòng)的形式不等速行駛，減少車輪輪胎與地面的摩擦[2，廣泛應(yīng)用于汽車轉(zhuǎn)彎、打滑等兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的場(chǎng)景，確保車輛在曲線行駛中能夠順利轉(zhuǎn)彎和行駛。

其中差速器總成中差速器殼體的加工精度直接影響整個(gè)車輛的使用壽命及行駛安全性。差速器殼體半軸輪端面的深度直接影響差速器中半軸齒輪與行星齒輪的嚙合及齒輪壽命。

某汽車差速器殼體半軸輪端面深度尺寸

（見(jiàn)圖1），該尺寸要求精度高，在工件的加工過(guò)程中需要進(jìn)行一定比例的抽樣檢測(cè)以控制工件的加工精度。但目前只能使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量，在實(shí)際加工過(guò)程中該尺寸抽檢頻率低，尺寸精度控制困難。因此提出一種制作簡(jiǎn)單、操作使用方便，適合加工過(guò)程中測(cè)量差速器殼體半軸輪端面深度的測(cè)量方法勢(shì)在必行]。

測(cè)量方法分析

1.原測(cè)量方法存在的問(wèn)題

隨著差速器殼產(chǎn)量需求增加及類似件種類的增多，均采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量只能滿足首檢檢測(cè)頻次的需求，實(shí)際生產(chǎn)中檢測(cè)時(shí)必須把工件拿到三坐標(biāo)室進(jìn)行檢測(cè)。從開(kāi)始檢測(cè)到反饋出檢測(cè)結(jié)果這段時(shí)間，為避免加工出不良品，設(shè)備需暫停加工，等待檢測(cè)結(jié)果，造成生產(chǎn)效率較低無(wú)法滿足產(chǎn)能要求。若采用千分表測(cè)頭直接接觸到差速器殼體半軸輪端面進(jìn)行測(cè)量，因測(cè)頭過(guò)長(zhǎng)造成測(cè)量誤差較大，測(cè)量精度較低，無(wú)法穩(wěn)定、準(zhǔn)確地測(cè)量出產(chǎn)品尺寸。

2.優(yōu)化后的測(cè)量方法

為提高檢測(cè)、加工效率，對(duì)差速器殼體半軸輪深度檢測(cè)方案進(jìn)行了改進(jìn)，巧妙利用間接測(cè)量的設(shè)計(jì)思路，將直接測(cè)量半軸輪端面深度尺寸轉(zhuǎn)化為測(cè)量與量具基準(zhǔn)值差值的方法，縮短測(cè)頭長(zhǎng)度，提高測(cè)量精度及穩(wěn)定性。

根據(jù)差速器殼內(nèi)腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作出一種專用深度檢驗(yàn)量具（見(jiàn)圖2）。用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量出量具底座上端面與支撐板上平面之間的高度差作為基準(zhǔn)值，用量具測(cè)量出差速器殼體半軸輪端面深度與基準(zhǔn)值的差值，從而可推算出差速器殼體半軸輪端面的深度。

1-緊固螺釘2-側(cè)頭3-千分表表頭4-量具體5-立板6-定位板7-支撐板8－底座

此測(cè)量方法需要注意的一點(diǎn)是：設(shè)計(jì)該深度檢驗(yàn)量具時(shí)，量具底座上端面與支撐板上平面之間的高度差與所要測(cè)量的差速器殼體半軸輪深度理論尺寸的差值不得大于千分表表頭量程。只要針對(duì)不同深度尺寸制作出合適尺寸量具，此測(cè)量方法便可適用于測(cè)量不同尺寸的差速器殼體半軸輪端面深度尺寸。

量具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與使用

1.量具結(jié)構(gòu)分析

量具結(jié)構(gòu)包含底座、量具體等零部件，底座呈L形，支撐板固定在底座上，定位板、立板及量具體固定成一個(gè)整體。量具體上設(shè)有銷孔，側(cè)面設(shè)有螺紋孔，緊固螺釘通過(guò)側(cè)面螺紋孔將千分表表頭固定在量具體上，千分表表頭與測(cè)頭螺紋聯(lián)接。

量具使用前用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量出底座上端面與支撐板上平面之間的高度差（圖2中 162.65±0.02mm 的真實(shí)值作為基準(zhǔn)值。檢測(cè)后將該數(shù)值準(zhǔn)確記錄在量具底座上，以便以后計(jì)算使用。量具中底座上端面與支撐板上平面之間的高度差是量具的一個(gè)關(guān)鍵尺寸，其加工精度要求較高，底座上端面與支撐板上平面均需一次磨削加工，材料采用耐磨性較好的材質(zhì)。

2.量具使用方法

（1）步驟一首先將千分表表頭歸零，將量具體放置到底座上，量具體上的定位板放置在支撐板上，測(cè)頭輕輕接觸量具底座上端面。根據(jù)千分表表頭顯示的數(shù)值用手旋轉(zhuǎn)千分表表頭，將表頭指針歸零（數(shù)值小于0時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，數(shù)值大于0時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）。

（2）步驟二將加工完待測(cè)量的差速器殼體吊運(yùn)至檢測(cè)平臺(tái)上，大端面朝上放置。測(cè)量前用機(jī)布將差速器殼體半軸輪端面和大端面表面擦拭干凈，將量具體放置到差速器殼體內(nèi)腔內(nèi)，如圖3所示。量具體上的定位板放置在差速器殼體半軸輪端面上，測(cè)頭輕輕地接觸差速器殼體大端面，待千分表表頭指針?lè)€(wěn)定后讀出千分表表頭指示的數(shù)值，多次手動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)整量具體的放置位置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的多點(diǎn)測(cè)量，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。測(cè)量時(shí)隨機(jī)測(cè)量出3處深度 ， ， ，然后計(jì)算出平均值 （ ） 13 。

（3）步驟三為避免損傷千分表測(cè)頭，檢測(cè)完畢 后需將量具體平放到檢測(cè)平臺(tái)上。根據(jù)計(jì)算出的數(shù)值 △H及量具基準(zhǔn)值，計(jì)算出該差速器殼體半軸輪深度 基 準(zhǔn)值

測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析[3]

1.檢測(cè)時(shí)間

改進(jìn)后的測(cè)量方法不需要再把工件拿到三坐標(biāo)室進(jìn)行檢測(cè)，操作者自己在工位可以隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，提高了檢測(cè)頻次及檢測(cè)效率，縮短了設(shè)備等待時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本。新量具與三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量使用情況對(duì)比見(jiàn)表1。

2.檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

以山東蓬翔汽車有限公司批量生產(chǎn)的某汽車差速器殼體半軸輪端面深度尺寸為 為例，設(shè)計(jì)的量具的基準(zhǔn)值為 162.660mm 。隨機(jī)選取4件差速器殼，用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和此測(cè)量方法兩種測(cè)量方式分別測(cè)量，測(cè)量結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表2。

3.檢測(cè)結(jié)果分析

從表2中對(duì)比偏差值可以看出，測(cè)量同一個(gè)工件，此測(cè)量方法的測(cè)量結(jié)果與三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量結(jié)果不一致，存在一定的偏差。分析原因?yàn)椋翰捎萌鴺?biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量時(shí)數(shù)據(jù)采集的是一條線（相當(dāng)于無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)），而使用該測(cè)量方法檢驗(yàn)測(cè)量時(shí)采集的是三個(gè)點(diǎn)，采集點(diǎn)的個(gè)數(shù)不如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)采集的多，兩種測(cè)量方法存在一定的偏差，但經(jīng)上述數(shù)值對(duì)比分析，該測(cè)量方法與三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量的最大偏差為0.006mm ，測(cè)量重復(fù)性：GRamp;R ？20% ，從控制產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量穩(wěn)定性、縮短生產(chǎn)等待時(shí)間及降低生產(chǎn)成本角度方面考慮，此偏差完全可以接受。該測(cè)量方法簡(jiǎn)單實(shí)用，對(duì)同類零件檢具的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。

結(jié)語(yǔ)

此測(cè)量方法通過(guò)間接測(cè)量的方式，巧妙設(shè)計(jì)制作了一種深度檢驗(yàn)量具，將難以直接測(cè)量差速器殼體半軸輪端面深度尺寸轉(zhuǎn)換為測(cè)量與量具高度差值的方式。此測(cè)量方法使用的量具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低，生產(chǎn)過(guò)程中操作使用方便、讀數(shù)明了，實(shí)現(xiàn)了在加工工位就可直接測(cè)量出差速器殼體半軸端面深度尺寸。

通過(guò)與三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量結(jié)果對(duì)比，表明此測(cè)量方法完全可用在機(jī)械加工過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)差速器殼體端面深度的快速測(cè)量、實(shí)時(shí)監(jiān)控，不需再轉(zhuǎn)運(yùn)至三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量，縮短了檢測(cè)時(shí)間，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，緩解了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量工件的壓力。

參考文獻(xiàn)：

[1]廉保軍，王雪，戈廣嶺，等.巧測(cè)差速器殼體球心位置度[J].機(jī)械工程師，2008（10）：131-132.

[2]余志生.汽車?yán)碚揫M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3]袁小江.差速器殼體內(nèi)球徑測(cè)量檢具設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2010（8）：156-159.AUTO1950