陳 紅

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710119）

關(guān)于汽車變速箱殼體位置度測(cè)量的分析探討

陳 紅

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710119）

為更好地實(shí)現(xiàn)零部件加工的工藝符合性，提升變速器質(zhì)量，對(duì)變速器主要零部件殼體位置度測(cè)量的準(zhǔn)確性和效率已成為檢測(cè)過程的重要環(huán)節(jié)。本文通過比較兩種檢測(cè)方法的優(yōu)劣，重點(diǎn)探討如何提高三坐標(biāo)測(cè)量的精度和效率，提出的方法建議供大家參考。

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)；位置度；基準(zhǔn)；策略

CLC NO.:U467.3Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-03-02

引言

殼體是汽車變速箱的重要組成部分，承載著齒輪與軸類零件的裝配、傳動(dòng)與包納，負(fù)責(zé)有效連接發(fā)動(dòng)機(jī)與操縱裝置、氣路裝置、油路裝置和傳感器裝置等等。殼體零件上負(fù)責(zé)裝配連接的孔系位置度是非常重要的技術(shù)參數(shù)，它直接影響著整個(gè)變速箱的可靠性，對(duì)變速箱的工作精度、平穩(wěn)性、耐磨性、聯(lián)接強(qiáng)度以及密封性能都會(huì)產(chǎn)生影響，也影響整車的質(zhì)量。因此，準(zhǔn)確快速的檢測(cè)殼體類零件的位置度對(duì)保證我公司零件和變速箱的質(zhì)量，提升殼體類零件的工藝符合性具有重要意義。

1、目前檢測(cè)殼體位置度的常用方法

目前對(duì)殼體孔系的位置度誤差的測(cè)量方法一般有兩種:一是綜合量規(guī)檢測(cè)法，二是坐標(biāo)機(jī)測(cè)量法。

1.1 綜合量規(guī)檢測(cè)法

綜合量規(guī)是一個(gè)綜合檢具，由定位裝置、夾緊裝置、測(cè)量裝置和輔助裝置組成，原理是模擬零件的裝配使用，若裝好夾緊后，測(cè)量銷可自由通過，即可判定合格。綜合量規(guī)是用于殼體加工孔系位置度的定性檢驗(yàn)，不能得出被測(cè)要素的實(shí)際尺寸和形位誤差的大小。沒有具體的數(shù)據(jù)，也無法指導(dǎo)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的加工調(diào)試。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，綜合檢具已經(jīng)向氣動(dòng)測(cè)量?jī)x、電子測(cè)量?jī)x方向發(fā)展，能夠滿足各種零件的測(cè)量，出具測(cè)量數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析。但綜合量?jī)x只能對(duì)單一產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)構(gòu)精密且相對(duì)復(fù)雜，有一定的局限性，不能夠適應(yīng)產(chǎn)品多樣化、不斷升級(jí)換代以滿足市場(chǎng)形勢(shì)的需求。

1.2 坐標(biāo)機(jī)測(cè)量法

三坐標(biāo)檢測(cè)法可定量檢測(cè)孔系的位置度誤差；可監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量，判定產(chǎn)品合格與否；可調(diào)整生產(chǎn)設(shè)備，指導(dǎo)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的加工中心進(jìn)行調(diào)試；可監(jiān)控生產(chǎn)過程，能夠提供過程參數(shù)檢測(cè)以確定生產(chǎn)過程的修正值。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)靈活性強(qiáng)，復(fù)雜簡(jiǎn)單的零件都可以測(cè)量，編程之后可自動(dòng)運(yùn)行測(cè)量程序，方便且精度高。從我公司提升產(chǎn)品質(zhì)量、對(duì)標(biāo)國際的角度來看，三坐標(biāo)測(cè)量法更符合高精度殼體零件檢測(cè)的要求。下面重點(diǎn)對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在測(cè)量殼體位置度方面進(jìn)行分析探討。

2、三坐標(biāo)準(zhǔn)確測(cè)量位置度過程的要點(diǎn)分析

2.1 仔細(xì)分析圖紙，明確測(cè)量要求，找準(zhǔn)基準(zhǔn)

完成對(duì)殼體零件圖紙的準(zhǔn)確解讀，詳細(xì)、全面地了解圖紙的每一個(gè)細(xì)節(jié)，明確測(cè)量要求。準(zhǔn)確尋找測(cè)量基準(zhǔn)，查看測(cè)量特征的類型、特點(diǎn)，確認(rèn)合理的測(cè)量順序，選擇正確的測(cè)量方式。在評(píng)定位置度誤差時(shí)，基準(zhǔn)必不可少?；鶞?zhǔn)的選擇由設(shè)計(jì)來完成，根據(jù)零件在變速箱上的安裝位置、作用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及加工和檢測(cè)要求來考慮。從測(cè)量的角度來講，基準(zhǔn)要素通常應(yīng)具有較高的形狀精度，它的長(zhǎng)度、面積、剛度應(yīng)滿足要求。設(shè)計(jì)、工藝、測(cè)量三者基準(zhǔn)應(yīng)一致，出現(xiàn)工藝基準(zhǔn)在加工過程中被破壞時(shí)，建議改變?yōu)榱慵淖罱K裝配基準(zhǔn)。

2.2 采集被測(cè)元素，構(gòu)建坐標(biāo)系

三坐標(biāo)采集元素時(shí)應(yīng)根據(jù)裝配實(shí)際情況選擇擬合元素策略，目前有以下幾種:最小外接圓法、最大內(nèi)切圓法、最小二乘法、最小區(qū)域法等。雖然最小二乘法在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中運(yùn)用最廣泛，可在對(duì)孔軸進(jìn)行形狀位置誤差判定時(shí)，必須要考慮孔、軸的裝配使用情況，是否存配合密封等因素。為符合光滑尺寸驗(yàn)收的原則，若孔和軸存在裝配關(guān)系時(shí)，孔需用最大內(nèi)切參考圓擬合，軸需要用最小外接參考圓擬合。這樣可避免用最小二乘圓擬合出來的直徑與位置偏差。在構(gòu)建基準(zhǔn)坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)注意坐標(biāo)系的建立、平移和旋轉(zhuǎn)，使得測(cè)量結(jié)果盡可能靠近“定位最小區(qū)域準(zhǔn)則”——最小條件。許多情況下，可對(duì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)，來優(yōu)化測(cè)量結(jié)果，滿足設(shè)計(jì)圖紙和工藝的要求。

2.3 對(duì)圖紙要求被測(cè)元素進(jìn)行位置度評(píng)定

建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，采集完被測(cè)元素之后對(duì)其進(jìn)行位置度評(píng)定，需注意以下幾個(gè)方面:

（1）對(duì)于薄壁孔，一般在孔的中截面采集元素?cái)M合成圓評(píng)定位置度。對(duì)于較深的孔，用評(píng)定圓柱的位置度替代圓。深孔位置度不僅包含位置度誤差、形狀誤差，還包含了垂直度誤差。若是圓柱軸向偏離，也會(huì)影響最終的裝配使用，僅僅測(cè)量一個(gè)圓評(píng)定位置度是不全面的，檢測(cè)結(jié)果并不能完全反映此孔的真實(shí)情況。

（2）當(dāng)圖紙工藝要求位置度的三個(gè)基準(zhǔn)并未完全給出，換不同的坐標(biāo)系可得到不同的測(cè)量結(jié)果的情況下，應(yīng)使用最佳擬合法進(jìn)行坐標(biāo)系的平移旋轉(zhuǎn)計(jì)算，經(jīng)過多次最小二乘法擬合計(jì)算，得出的結(jié)果才符合圖紙工藝的設(shè)計(jì)要求。

（3）對(duì)于有最大實(shí)體要求的位置度，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量直徑而后進(jìn)行計(jì)算補(bǔ)償。對(duì)于有延伸公差帶要求的，應(yīng)包含延伸長(zhǎng)度評(píng)價(jià)位置度。對(duì)于帶角度的孔的測(cè)量，應(yīng)合理選取投影平面，以保證投影點(diǎn)的準(zhǔn)確有效。對(duì)于螺紋孔的測(cè)量，應(yīng)在掃描策略中設(shè)置按螺距掃描，這樣才能準(zhǔn)確測(cè)量出螺紋孔的位置度。

3、提高測(cè)量檢測(cè)精度及效率的方法分析

提高三坐標(biāo)這種高精度測(cè)量設(shè)備的測(cè)量準(zhǔn)確性和檢測(cè)效率，可從以下幾個(gè)方面入手:

3.1 測(cè)量策略的改進(jìn)

測(cè)量前保證零件的清潔并恒溫2小時(shí)，若恒溫時(shí)間不允許，最好使用溫度傳感器對(duì)被測(cè)零件進(jìn)行溫度補(bǔ)償。放置時(shí)應(yīng)選擇阿貝誤差最小的位置，避免將不必要的誤差帶入到測(cè)量結(jié)果中。優(yōu)化測(cè)量程序，在測(cè)量之前考慮測(cè)頭的選擇和探針組合，減少更換測(cè)針的次數(shù)，固定探針庫位，固化測(cè)量程序，保證不同的操作者使用相同的測(cè)量流程而得到盡可能接近的測(cè)量結(jié)果減少人為誤差。若采用觸發(fā)采點(diǎn)方式，應(yīng)設(shè)計(jì)好測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量和采點(diǎn)布局。依據(jù)工件材料，設(shè)定適合的測(cè)量力與掃描速度。

3.2 設(shè)備操作者及測(cè)量工藝水平的提升

應(yīng)加強(qiáng)對(duì)三坐標(biāo)操作人員技術(shù)能力的提高，以培訓(xùn)、交流、學(xué)習(xí)等多種方式提升業(yè)務(wù)水平，盡可能將儀器有效利用。針對(duì)復(fù)雜殼體零件，設(shè)計(jì)專用夾具，使得零件擺放位置每次都固定一致，可直接自動(dòng)運(yùn)行三坐標(biāo)測(cè)量程序，節(jié)省時(shí)間、提高效率。每周對(duì)探針進(jìn)行校準(zhǔn)，保證球形探針得到準(zhǔn)確的半徑補(bǔ)償。測(cè)針配置盡可能避免過多的螺紋連接，這樣能夠增強(qiáng)測(cè)針的穩(wěn)定性。根據(jù)實(shí)際所測(cè)零件的狀態(tài)選擇合適的測(cè)針，盡量使用短而穩(wěn)定的測(cè)針，測(cè)量角度的調(diào)整盡可能與被測(cè)元素匹配，并確保測(cè)針的選擇適合設(shè)備的測(cè)力要求。

3.3 測(cè)量設(shè)備性能的長(zhǎng)期穩(wěn)定

重視三坐標(biāo)的日常維護(hù)保養(yǎng)，定期清理過濾器中的水油雜質(zhì)，保持壓縮空氣干凈穩(wěn)定。每天清潔測(cè)量機(jī)導(dǎo)軌及工作臺(tái)表面，防止碰傷。定期擦拭光柵尺，使用量塊、環(huán)規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)球、高精度角尺等標(biāo)準(zhǔn)器檢查儀器精度。若有偏差，及時(shí)修復(fù)。如有需要，可增加儀器功能模塊來提升儀器性能。

3.4 計(jì)量室的環(huán)境條件相對(duì)恒定

控制計(jì)量室的溫度，保持在設(shè)備要求的20℃±2℃范圍內(nèi)，溫度時(shí)間梯度與空間梯度變化較小，有效防止由于溫度造成的變形問題，保證測(cè)量精度。濕度通常會(huì)對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和導(dǎo)向裝置產(chǎn)生影響，過高濕度會(huì)導(dǎo)致機(jī)器表面、光柵和電機(jī)凝結(jié)水分，增加設(shè)備故障率，降低使用壽命，所以濕度應(yīng)控制在40%-60%之間。加強(qiáng)計(jì)量室的日常管理，制定出入門管理、零件測(cè)量管理等制度，最大程度減少溫度、濕度、震動(dòng)、油污、灰塵對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的影響。

4、結(jié)論

近年來，隨著工業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，汽車行業(yè)對(duì)零部件制造的精確度、產(chǎn)品質(zhì)量和互換性提出了更高的要求，使得機(jī)械檢測(cè)的作用與地位愈加重要，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的使用也越來越廣泛。關(guān)于殼體位置度的測(cè)量本問還有很多方面未有涉獵，僅提出一點(diǎn)淺見，供大家參考。

[1] 梁國明.長(zhǎng)度計(jì)量人員實(shí)用手冊(cè)[M].北京:國防工業(yè)出版社，2000.4.

[2] 薛彥成.公差配合與技術(shù)測(cè)量[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999.10.

[3] 葉宗茂.位置度的三坐標(biāo)測(cè)量方法[J].汽車工藝與材料，2005（4）.

True position measurement analysis &discussion for Auto transmission housing

Chen Hong
( Shaanxi Fast Gear Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710119 )

In order to realize the manufacturing conformance of piece-parts, and improve the transmission performance, the accuracy and efficiency become very important segment during the true position measurement for transmission housing. We compared the advantages & disadvantages of two different methods, emphasizing on how to improve the precision & efficiency of CMM, provided suggestions for people to refer to.

CMM; True position; Datum; Strategy

U467.3

A

1671-7988(2015)07-03-02

陳紅，工程師，就職于陜西法士特齒輪有限公司，從事計(jì)量檢測(cè)技術(shù)工作。