一種新型測量齒輪單鍵對稱度檢具

康建勃，王睿超（寶雞法士特齒輪有限責任公司計量室，陜西 寶雞 722409）

一種新型測量齒輪單鍵對稱度檢具

康建勃，王睿超
（寶雞法士特齒輪有限責任公司計量室，陜西 寶雞 722409）

本文探討的是設計一種齒輪內孔鍵槽對稱度的檢測裝置，相比傳統的測量方法該檢測裝置具有精度高、結構簡單、操作簡便快捷。該檢具適宜在加工現場使用，用之可以大大減少測量時間、提高加工精度、減少廢品率，具有很強的實用性。

齒輪內孔鍵槽對稱度；游標卡尺；基準互換

0　引言

我公司是生產重型汽車變速箱的專業廠家，在變速箱結構中鍵連接是傳動軸與齒輪固定連接的最基本形式。鍵槽對稱度是影響鍵連接的最重要參數，它直接影響傳動元件對扭矩和運動的傳遞，進而會影響整臺變速箱的精度和壽命。傳動軸工作時，扭矩的傳遞是靠鍵與鍵槽側面的接觸來實現的，鍵的側面與鍵槽側面的接觸質量直接影響到扭矩傳遞效果和軸與鍵的壽命。因此保證齒輪內孔單鍵對稱度尤為重要，本文就是設計一套能夠快速準確測量內孔單鍵對稱度的檢測裝置。［1］

1　鍵槽對稱度的定義

在GB/T1958—2004《產品幾何量技術規范》中對稱度誤差的定義：對稱度誤差是指被測表面的對稱平面與基準表面的對稱平面間的最大偏移距離。對稱度公差帶的定義：對稱度公差帶是指相對基準中心平面對稱配置的兩個平行平面之間區域，兩平行面間的距離。對稱度誤差是定位誤差中的一類，而定位誤差是指關聯被測提取要素對一具有確定位置的擬合要素變動量，擬合要素的位置由基準和理論正確尺寸確定。對于對稱度誤差，其理論正確尺寸為零。根據形位公差原理，鍵槽對稱度由不同分量按下述關系組成:鍵槽對稱度誤差包含形狀誤差和方向誤差。形狀誤差即鍵槽面的平面度誤差即f□，方向誤差包含徑向向心誤差f截和軸向平行誤差f長。在一般加工方法中平面度誤差影響較小，主要是方向誤差。簡而言之，鍵槽的對稱度公差主要指軸鍵槽的實際中心平面相對于基準孔的軸線的對稱度誤差。［2］ ［3］

2　傳統測量方法

2.1采用三坐標測量機測量

圖1　三坐標法測量單鍵對稱度示意圖

本公司使用海克斯康三坐標PC-DMIS軟件測量，如圖1示在測量時首先測量圓柱，并把圓柱軸線設置成Z軸；在鍵槽的兩個側面各測量平面，構造兩點的對稱中點； 把上面的中點垂射到圓柱軸線上。兩點連線設置為X軸。并把投影點設為坐標系零點。把坐標系的Y+平面（即XZ平面）構造成一個面元素（先把工作平面選擇Y+，進入構造平面功能，選擇坐標軸，創建即可）。在鍵槽的兩個被測側面，各至少測量四個點。然后對應順序（即：左邊一個，右邊一個），構造特征組。以構造的特征組為被測元素，構造的平面元素為基準元素，評價對稱度。［4］

2.2采用影像法測量

影像法本公司采用萬能工具顯微鏡或影像測量儀測量，測量時由于形狀誤差分量f□的測量與合成均不方便，且大多比重較小，所以一般不單獨測量，但應在方向分量測量過程中，或用其它方法估計形狀分量是否可以忽略。本文的分量單獨測量法，僅指在形狀分量可以忽略或對方向分量f截和f長有單獨要求時，對f截和f長兩個方向分量的單獨測量。f截通常是通過如圖2所示先測量齒輪的內孔將x=0、y=0置于齒輪內孔，然后在鍵槽的左側測量一條線l1，右側測量一條線l2。分別套用兩條線的質心記為A1與A2，構造兩點的中點A，將齒輪內孔的圓心和中點A構成一條直線，用這條直線來找y+方向，用齒輪的端面來找z+方向。建完坐標系后，分別在鍵槽左、右側兩邊的頂端與底部各采一點，且分別構造頂端與底部的中點，比較兩中點的x坐標，選擇其坐標絕對值較大的點的值作為該鍵槽的對稱度。［5］

圖2　投影法測量鍵槽對稱度示意圖

3　設計一種新型檢具快速檢測對稱度

采用三坐標或者光學投影法來測量對稱度雖然準確但是過程過于繁瑣，不利于車間批量生產。參考傳統的檢測方式及本公司產品的實際情況，筆者設計了一組新型檢具，結合帶表游標卡尺的使用可以快速準確的檢測各種齒輪單鍵對稱度。如圖3示該檢具設計為外凸鍵，凸鍵的尺寸根據產品鍵槽的尺寸進行系列設計，經過多次對比實驗，確定檢具的外圓直徑尺寸一般比產品內孔直徑小1mm即可，凸鍵相對于外圓的對稱度設計為0.010mm。外圓兩側分別用慢走絲加工槽寬為4.5mm的鍵槽，凸鍵對兩鍵槽底部的對稱度要根據產品的精度要嚴格保證。設計對稱度為0.005mm，而且測量時應選擇測頭為圓形的帶表游標卡尺。

圖3　新型檢具原理示意圖

檢具設計中，由于綜合檢具制造公差比較復雜，目前尚無統一的標準，一般都是憑生產過程中的統計資料確定。檢具定位要素的制造公差W和測量要素的制造公差V（均包含磨損極限在內）由被測工件基準要素和測量要素的尺寸公差等級來確定，常分別按比被測工件位置公差的1/10～1/5選取。表1確定了量具各項制造公差等級。

表1　量具測量要素的位置公差

圖4　檢具使用示意圖

使用時如圖4示由于檢具與齒輪單鍵槽接觸，所以盡量選擇間隙最小的檢具進行測量。先使用代表卡尺在左側鍵槽測得一值，且將該值調整為0；然后在右側鍵槽測得一值，將該值記為a。然后直接將a值代入GB/T1958—2004中所提供的公式易求得對稱度，公式可以簡化為，期中h為鍵槽深度，d為齒輪內孔直徑。

4　小結

該種新型綜合檢具的設計完成了齒輪大批量生產過程中內單鍵對稱度的首件檢測和過程檢測，將擺脫使用測量儀器的復雜檢測過程，提高了檢測精度和檢測效率，且經過車間長期試驗論證值得大力推廣。

［1］周文玲.互換性與測量技術［M］.北京：機械工業出版社，2013. ［2］GB/T1958—2004產品幾何量技術規范［S］.北京.機械工業出版社，2004.

［3］傅成昌，傅曉燕.形位公差應用技術問答［M］.北京：機械工業出版社，2009.

［4］PC-DMIS初級培訓手冊.青島：海克斯康三坐標，2014.

［5］任維良.孔類零件鍵槽對稱度的測量［J］.機械工程師，2010.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.019

康建勃（1978-），男，陜西乾縣人，本科，助理工程師，主要從事：長度測量。