關于汽車變速箱殼體位置度測量的分析探討

陳 紅

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 西安 710119）

關于汽車變速箱殼體位置度測量的分析探討

陳 紅

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 西安 710119）

為更好地實現零部件加工的工藝符合性，提升變速器質量，對變速器主要零部件殼體位置度測量的準確性和效率已成為檢測過程的重要環節。本文通過比較兩種檢測方法的優劣，重點探討如何提高三坐標測量的精度和效率，提出的方法建議供大家參考。

三坐標測量機；位置度；基準；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、傳動與包納，負責有效連接發動機與操縱裝置、氣路裝置、油路裝置和傳感器裝置等等。殼體零件上負責裝配連接的孔系位置度是非常重要的技術參數，它直接影響著整個變速箱的可靠性，對變速箱的工作精度、平穩性、耐磨性、聯接強度以及密封性能都會產生影響，也影響整車的質量。因此，準確快速的檢測殼體類零件的位置度對保證我公司零件和變速箱的質量，提升殼體類零件的工藝符合性具有重要意義。

1、目前檢測殼體位置度的常用方法

目前對殼體孔系的位置度誤差的測量方法一般有兩種:一是綜合量規檢測法，二是坐標機測量法。

1.1 綜合量規檢測法

綜合量規是一個綜合檢具，由定位裝置、夾緊裝置、測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，測量銷可自由通過，即可判定合格。綜合量規是用于殼體加工孔系位置度的定性檢驗，不能得出被測要素的實際尺寸和形位誤差的大小。沒有具體的數據，也無法指導生產現場的加工調試。隨著科學技術的不斷發展，綜合檢具已經向氣動測量儀、電子測量儀方向發展，能夠滿足各種零件的測量，出具測量數據和統計分析。但綜合量儀只能對單一產品進行檢測，結構精密且相對復雜，有一定的局限性，不能夠適應產品多樣化、不斷升級換代以滿足市場形勢的需求。

1.2 坐標機測量法

三坐標檢測法可定量檢測孔系的位置度誤差；可監控產品質量，判定產品合格與否；可調整生產設備，指導生產現場的加工中心進行調試；可監控生產過程，能夠提供過程參數檢測以確定生產過程的修正值。三坐標測量機靈活性強，復雜簡單的零件都可以測量，編程之后可自動運行測量程序，方便且精度高。從我公司提升產品質量、對標國際的角度來看，三坐標測量法更符合高精度殼體零件檢測的要求。下面重點對三坐標測量機在測量殼體位置度方面進行分析探討。

2、三坐標準確測量位置度過程的要點分析

2.1 仔細分析圖紙，明確測量要求，找準基準

完成對殼體零件圖紙的準確解讀，詳細、全面地了解圖紙的每一個細節，明確測量要求。準確尋找測量基準，查看測量特征的類型、特點，確認合理的測量順序，選擇正確的測量方式。在評定位置度誤差時，基準必不可少。基準的選擇由設計來完成，根據零件在變速箱上的安裝位置、作用、結構特點以及加工和檢測要求來考慮。從測量的角度來講，基準要素通常應具有較高的形狀精度，它的長度、面積、剛度應滿足要求。設計、工藝、測量三者基準應一致，出現工藝基準在加工過程中被破壞時，建議改變為零件的最終裝配基準。

2.2 采集被測元素，構建坐標系

三坐標采集元素時應根據裝配實際情況選擇擬合元素策略，目前有以下幾種:最小外接圓法、最大內切圓法、最小二乘法、最小區域法等。雖然最小二乘法在三坐標測量機中運用最廣泛，可在對孔軸進行形狀位置誤差判定時，必須要考慮孔、軸的裝配使用情況，是否存配合密封等因素。為符合光滑尺寸驗收的原則，若孔和軸存在裝配關系時，孔需用最大內切參考圓擬合，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。在構建基準坐標系時，應注意坐標系的建立、平移和旋轉，使得測量結果盡可能靠近“定位最小區域準則”——最小條件。許多情況下，可對基準坐標系進行平移、旋轉，來優化測量結果，滿足設計圖紙和工藝的要求。

2.3 對圖紙要求被測元素進行位置度評定

建立基準坐標系，采集完被測元素之后對其進行位置度評定，需注意以下幾個方面:

（1）對于薄壁孔，一般在孔的中截面采集元素擬合成圓評定位置度。對于較深的孔，用評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，也會影響最終的裝配使用，僅僅測量一個圓評定位置度是不全面的，檢測結果并不能完全反映此孔的真實情況。

（2）當圖紙工藝要求位置度的三個基準并未完全給出，換不同的坐標系可得到不同的測量結果的情況下，應使用最佳擬合法進行坐標系的平移旋轉計算，經過多次最小二乘法擬合計算，得出的結果才符合圖紙工藝的設計要求。

（3）對于有最大實體要求的位置度，應準確測量直徑而后進行計算補償。對于有延伸公差帶要求的，應包含延伸長度評價位置度。對于帶角度的孔的測量，應合理選取投影平面，以保證投影點的準確有效。對于螺紋孔的測量，應在掃描策略中設置按螺距掃描，這樣才能準確測量出螺紋孔的位置度。

3、提高測量檢測精度及效率的方法分析

提高三坐標這種高精度測量設備的測量準確性和檢測效率，可從以下幾個方面入手:

3.1 測量策略的改進

測量前保證零件的清潔并恒溫2小時，若恒溫時間不允許，最好使用溫度傳感器對被測零件進行溫度補償。放置時應選擇阿貝誤差最小的位置，避免將不必要的誤差帶入到測量結果中。優化測量程序，在測量之前考慮測頭的選擇和探針組合，減少更換測針的次數，固定探針庫位，固化測量程序，保證不同的操作者使用相同的測量流程而得到盡可能接近的測量結果減少人為誤差。若采用觸發采點方式，應設計好測量點的數量和采點布局。依據工件材料，設定適合的測量力與掃描速度。

3.2 設備操作者及測量工藝水平的提升

應加強對三坐標操作人員技術能力的提高，以培訓、交流、學習等多種方式提升業務水平，盡可能將儀器有效利用。針對復雜殼體零件，設計專用夾具，使得零件擺放位置每次都固定一致，可直接自動運行三坐標測量程序，節省時間、提高效率。每周對探針進行校準，保證球形探針得到準確的半徑補償。測針配置盡可能避免過多的螺紋連接，這樣能夠增強測針的穩定性。根據實際所測零件的狀態選擇合適的測針，盡量使用短而穩定的測針，測量角度的調整盡可能與被測元素匹配，并確保測針的選擇適合設備的測力要求。

3.3 測量設備性能的長期穩定

重視三坐標的日常維護保養，定期清理過濾器中的水油雜質，保持壓縮空氣干凈穩定。每天清潔測量機導軌及工作臺表面，防止碰傷。定期擦拭光柵尺，使用量塊、環規、標準球、高精度角尺等標準器檢查儀器精度。若有偏差，及時修復。如有需要，可增加儀器功能模塊來提升儀器性能。

3.4 計量室的環境條件相對恒定

控制計量室的溫度，保持在設備要求的20℃±2℃范圍內，溫度時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，保證測量精度。濕度通常會對三坐標測量機的機械運動和導向裝置產生影響，過高濕度會導致機器表面、光柵和電機凝結水分，增加設備故障率，降低使用壽命，所以濕度應控制在40%-60%之間。加強計量室的日常管理，制定出入門管理、零件測量管理等制度，最大程度減少溫度、濕度、震動、油污、灰塵對測量結果造成的影響。

4、結論

近年來，隨著工業現代化的快速發展，汽車行業對零部件制造的精確度、產品質量和互換性提出了更高的要求，使得機械檢測的作用與地位愈加重要，三坐標測量機的使用也越來越廣泛。關于殼體位置度的測量本問還有很多方面未有涉獵，僅提出一點淺見，供大家參考。

[1] 梁國明.長度計量人員實用手冊[M].北京:國防工業出版社，2000.4.

[2] 薛彥成.公差配合與技術測量[M].北京:機械工業出版社，1999.10.

[3] 葉宗茂.位置度的三坐標測量方法[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，從事計量檢測技術工作。