差速器殼體內球徑測量檢具設計

袁小江

（江蘇無錫科技職業學院中德機電學院，江蘇無錫214028）

某汽車零件（差速器殼體），如圖1所示。差速器殼體零件的內球面半徑尺寸SR57.96±0.048 mm，其裝配的精度要求較高；內球面的球心位置也有較高的要求，其位置度公差為φ0.076 mm（相對于零件的A基準和B基準），所以在工件的加工過程中需要進行一定比例的抽樣檢測以控制工件的加工精度。

1 測量方法分析

差速器殼體零件的被測尺寸為內球面的半徑尺寸及其球心點的位置度誤差。本工序下的測量基準為端面基準B，及內孔基準φ39.85mm為A基準。工件不規則的內球徑的測量比較困難，通常沒有標準的測量工具，同時要考慮測量的準確性，需要在被測范圍內均布測量點。工件的被檢測部位位于工件B基準的端面上，為了測量的簡單、方便需要將工件測量時如圖1所示放置，由于A基準部位的端面尺寸比較小，易影響測量結果，所以考慮采用一個底座，把工件穩固地放置在底座上再進行測量，以減小測量的誤差。檢具的結構設計如圖2所示。

2 檢具結構分析

檢具結構如圖2所示。測量時，采用底板5、定位套3、支承4等零件作為被測工件的安放座，用被測工件的小端外圓柱面尺寸φ57.95±0.25 mm與定位套的內孔進行間隙配合定位，同時用安放座的工件支承4來支撐被測工件的幾個小臺階平面，工件放置好后進行測量。檢具設計中，為了保證測量結果的準確性，測量取點的數量和位置需要在測量面上均布測點，由于被測要素是球面，所以要求測量時測量頭要沿著球半徑的軌跡進行運動測量；為了解決這一難題，設計了基準柱10、前定位頭2、后定位頭8、鋼球6等組合件與被測工件的A基準進行配合定位。這種定位形式與模具的滾動模架的結構類似，可以消除檢具和被測工件之間的配合誤差，以最大程度地減小檢具的設計加工對測量結果的影響。基準柱10的另外一端與基準板14連接。基準板14的下面設計了三個定位頭11，其定位頭的下端面與被測工件的B基準端面進行配合定位。通過以上設計就把檢具的測量基準與被測工件的工藝基準進行了重合設置。

測量時使用百分表進行數據的顯示和讀數。百分表17設置在基準柱10上，并通過定位銷19使得百分表可以繞定位銷19的軸進行一定角度范圍內的旋轉。測量時人工拉動手柄B，百分表就可以在被測工件的測量范圍內旋轉移動，以實現測量球面徑范圍內的測量取點。同時，再人工抬動手柄A使得整個檢具的測量系統部分繞被測工件的軸線轉動，以實現工件被測球面的全方位的測量取值。

2.1 基準柱結構設計

基準柱的結構如圖3所示。基準柱零件是檢具中重要的零件，其加工精度要求較高，不光要與被測工件的基準配合，還要在基準柱的U型結構中設置測量用的表座系統，需要與其他零件精密配合組裝。基準柱零件整體采用硬質合金GCr15材料制造。

2.2 校準件的結構設計

檢具測量前都需要用高精度的標準零件對檢具進行校零測量，并將測量百分表進行檢定。差速器殼體零件測量的要素是一個球面，相應的檢具校準件的設計較為困難，通過分析測量檢具的結構及被測要素的特點，設計了如圖4所示的校準件零件結構。該零件需要與檢具零件基準板B（圖2中，件14）裝配后一起加工而成，其校準用的圓弧面加工半徑尺寸為R57.96±0.005 mm。檢具進行測量工件前，先搬動手柄B帶動整個百分表的測頭系統轉動，使百分表的測頭接觸校準件的圓弧面標準尺寸進行校準測量。之后，再把測頭系統向相反方向轉動進行被測工件的測量。

3 測量數據統計分析

差速器殼體零件內球徑尺寸及位置度誤差的測量數據還需要進行統計分析，針對球面的結構特點，需要對多點進行測量，以求測量數據的準確性。檢具測量時，分別隨機的測量出3處球面的半徑值：R1、R2、R3，然后計算出球面的平均半徑值：R=（R1+R2+R3）/3。關于球心的位置度誤差統計方法為：找出被測工件球面中3處球面接近水平面的Rmax和Rmin值，計算出（Rmax-Rmin）/2的值，該值為被測球面在水平面的位置度誤差；找出3個球面的最大半徑差值m（找出3個中每個球面接近水平面與下端點的半徑值m），計算出m/2值即為垂直方向的位置度誤差。球面位置度誤差分離表如表1所示。

表1 球面位置度誤差分離表 mm

4 結語

檢具的設計重點針對被測工件的球面要素進行分析并加以解決，利用可轉動角度的測頭系統進行測量，實現了難度較大的球面尺寸要素的測量，同時把檢具與檢具校準件設計為一體式的結構，提高了測量效率，實現了球面測量專用檢具的設計，檢具最終達到了驗收標準。測量重復性：GR&R≤20%；并獲得實際應用的驗證。對于類似批量零件的檢測，該檢具簡單實用，對同類零件檢具的設計具有一定的借鑒作用。

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