關于三坐標測量機與專用檢具在曲軸測量中的差異分析

韋鵬，黎麗

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

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關于三坐標測量機與專用檢具
在曲軸測量中的差異分析

韋鵬，黎麗

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

摘要：通過對比三坐標測量機與專用檢具在曲軸測量中的測量方式和定位方式差異，從而分析出其位置度不同的原因。通過對比分析，指出了兩種測量方式對生產加工的指導意義。

關鍵詞：三坐標；專用檢具；曲軸測量；差異

三坐標測量在如今的汽車工業生產中發揮著特殊且無可替代的作用，其具有高度自動化、精確靈活的特性，能夠滿足各種復雜零件的測量需求。然而，專用檢具在汽車工業中也占有一席之地，其能夠通過定性判定，快速檢測零件的合格與否，從而響應生產線的節拍要求。兩者在實際運用中有一定的差異性。本文通過具體案例，分析三坐標測量機與專用檢具在曲軸測量中產生差異的原因。

1　不同測量方式測量曲軸的差異情況

曲軸是發動機三大部件之一，在工序10的檢測過程中有兩套檢測方案：一是采用Intra公司生產的曲軸專用測量檢具；另一套方案是采用蔡司的三坐標測量機測量。在檢測內容基本相同的情況下，兩套方案在某些項目的測量過程中經常存在比較大的差異，而且沒有規律，因此我們對相關的問題作了比對分析。

根據對測量報告的分析，在測量結果中存在比較大差異的主要是頂尖孔中心相對于1、5（如圖1所示，X、Y標注位置為1、5主軸頸）毛坯主軸頸的位置度。此位置度在Intra曲軸專用檢具上的測量結果一直比較穩定，大部分都保持在0.1 mm以內，而在蔡司三坐標測量機上的測量結果差異很大，從0.1 mm 到0.5 mm都有，而且沒有特定的規律。

圖1　曲軸結構及工序10測量項目

2　差異原因分析

為了分析產生的原因，我們在三坐標測量機上以球頂尖定位孔為基準，參考專用檢具對主軸頸的定位方式，測量了每個主軸頸定位點附近的尺寸，并且評定了主軸頸相對于定位孔軸線的位置度［1］。測量結果表明（如圖2所示），因為主軸頸為毛坯狀態，每根曲軸的主軸頸無論是直徑還是形狀都存在很大差異，而且位置度也極不穩定。

圖2　三坐標測量結果

測量結果表明，部分毛坯主軸頸的圓心確實與頂尖基準軸存在偏心的狀況，而且偏心量還比較大（0.2～0.5 mm）。因而，也印證了在三坐標測量程序中，以主軸頸中心為基準的頂尖孔位置度存在較大偏差值的測量結果。但是相同工件Intra檢具上位置度的測量值卻要小很多。為了分析原因，我們仔細研究了檢具的測量定位方式以及加工機床上的加工定位方式。通過觀察以及制造工程師的相關介紹，發現檢具的定位方式（如圖3所示）與機床的定位方式完全相同，同時機床的加工坐標也是按照檢具的檢測位置調整的（如圖4所示）。

圖3　Intra曲軸專用檢具定位方式

圖4　曲軸在三坐標測量機上測量定位方式

由于定位方式的特殊性，發現無論實際毛坯主軸頸中心與加工的頂尖中心產生多大的偏離，檢具都無法檢測出來。原因分析如圖5所示。

圖5　專用檢具及機床定位原理圖

如圖5顯示了機床及檢具的定位原理：機床頂尖孔的加工位置以及檢具頂尖孔的檢測位置都是以直徑54 mm毛坯主軸頸為基準進行設計的。主軸頸的定位裝夾是以兩個相對的V型塊來實現，其中一個V型塊為定位塊，其位置是以Φ54 mm的主軸頸為基準設計的。另一V型塊為活動端，輔助定位V型塊完成主軸頸的夾緊。因此，主軸頸的定位位置將主要由固定端的V型塊決定。

如圖5可以看出，基于此設計，當主軸頸直徑接近標準直徑Φ54 mm時，加工的頂尖孔中心將接近主軸頸幾何中心位置。而當主軸頸直徑偏離標準直徑較大時，頂尖孔中心將偏離主軸頸的幾何中心，如上圖中虛線定位狀態。直徑差異越大，偏心量也將越大。

由于檢具的定位方式與機床完全相同，因此這個偏心量在檢具上完全無法檢出。因為檢具的頂尖中心檢測位置與加工機床的頂尖加工位置從設計上是一致的。

而三坐標測量機則可以擺脫定位方式的影響（如圖4所示），完全準確地測量出毛坯主軸頸的幾何中心位置，無論其直徑有多大的差異。因此在三坐標測量機上可以比較客觀的測量出頂尖孔與主軸頸軸線的偏離狀態。

盡管在三坐標測量機上可以通過程序設置模擬出檢具的檢測位置，但由于每根實際主軸頸狀態差異很大，加上主軸頸本身輪廓的影響，因此，這種模擬計算也不能完全匹配所有的曲軸。因此，我們也不建議在三坐標測量機上模擬檢具測量結果。

3　結束語

三坐標測量機與曲軸專用檢具測量結果的差異是由于兩者的測量方式及定位方式的不同引起的。三坐標測量機較為準確客觀地反映了曲軸頂尖孔中心與毛坯主軸頸幾何中心的同心度差異。而曲軸專用檢具由于其定位方式與曲軸加工定位方式相同，因此無法檢測出這種位置差異，但其測量結果仍然可以反映由于機床加工誤差引起的位置差異，因此仍具有參考意義。

參考文獻：

［1］李明，費麗娜.何坐標測量技術及應用［M］.北京:中國標準出版社，2012.

The Variation Analysis In The Crankshaft Measurement Between Coordinate Measuring Machine And Special Fixture

WEI Peng，LI Li
（SAIC-GM-Wuling Automobile Co.，Ltd，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Abstract：By comparing the way of measurement and positioning between coordinate measuring machine and special fixture，we can analyze the difference position in the crankshaft measurement.Through this way，we can find some guiding significance in the production.

Key words：coordinate measuring machine；special fixture；crankshaft measurement；variation

中圖分類號：TG87

文獻標識碼：A

文章編號：1672-545X（2016）03-0149-03

收稿日期：2015-12-06

作者簡介：韋鵬（1987-），男，廣西河池市人，本科，工程師，主要研究方向為機械工程自動化。