前軸檢測方法的淺談

張繼明

前軸檢測方法的淺談

張繼明

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章針對(duì)前軸檢測，運(yùn)用三坐標(biāo)測量儀的測量技術(shù)，利用前軸相關(guān)的點(diǎn)、線、面進(jìn)行精密檢測，摒除舊的測量手法，為設(shè)計(jì)開發(fā)提供更精確的數(shù)據(jù)，提升設(shè)計(jì)水平。

三坐標(biāo)測量儀；測量技術(shù)；前軸

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-213-03

引言

隨著汽車設(shè)計(jì)對(duì)零部件檢測數(shù)據(jù)要求精密程度的不斷提升，三坐標(biāo)測量儀已在零部件檢測、質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析、逆向工程等得到廣泛運(yùn)用。2006年，商用車研究院提出根據(jù)五十鈴原件進(jìn)行樣件開發(fā)，提升帥鈴Ⅱ?qū)嵨锲焚|(zhì)，打開高端輕卡的市場。為此檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對(duì)開發(fā)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用尤為重要。

前軸在前橋設(shè)計(jì)中的重要作用：

前橋作為轉(zhuǎn)向橋外還兼起驅(qū)動(dòng)橋的作用，因此又稱之為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。它是在保證汽車轉(zhuǎn)向功能的同時(shí)，應(yīng)使轉(zhuǎn)向輪有自動(dòng)回正作用，以保證汽車穩(wěn)定的直線行駛功能。即當(dāng)轉(zhuǎn)向輪載遇外力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，一旦作用的外力消失后，應(yīng)能立即回到原來的直線行駛的位置。這種自動(dòng)回正作用是由轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)來保證實(shí)現(xiàn)的。也就是轉(zhuǎn)向輪、主銷和前軸之間的安裝應(yīng)具有一定精確的相對(duì)位置。這些轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)有：主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、前輪外傾角和前輪前束。前軸的設(shè)計(jì)尺寸就包含了主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角等影響轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正的定位參數(shù)。因此，五十鈴前軸檢測的精確度將直接影響轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正定位參數(shù)的確定。

三坐標(biāo)測量儀的測量原理：

三坐標(biāo)測量儀是利用單臂三維測量劃線儀的點(diǎn)采集，通過系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，對(duì)采集的點(diǎn)進(jìn)行處理，形成所需的點(diǎn)、線、面，并運(yùn)用CAD制圖原理構(gòu)成模擬圖形，用以計(jì)算所測實(shí)物的量值。

三坐標(biāo)測量儀的系統(tǒng)參數(shù)：

三坐標(biāo)測量儀的系統(tǒng)參數(shù)主要由操作界面菜單及測量系統(tǒng)工具條所組成。操作界面菜單包括：程序主界面、環(huán)境設(shè)置圖層與顏色窗口切換及元素查看。

測量系統(tǒng)工具條包括：1）基本測量元素：單點(diǎn)測量、直線測量、平面測量、球測量、園的測量、園柱測量、園錐測量等；2）薄壁件測量 ：多點(diǎn)找正、曲面點(diǎn)、曲面園、橢園測量、方槽測量、園槽測量、邊緣點(diǎn)；

同時(shí)為了滿足間接測量的需要，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了自定義元素：自定義元素輸入、元素的數(shù)據(jù)定義；元素重建：點(diǎn)重建、直線重建、平面重建、園重建、球面重建、園柱面重建、園錐面重建；

形成計(jì)算量值的參數(shù)包括：公差計(jì)算：平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、位置度、對(duì)稱度、跳動(dòng)；相關(guān)計(jì)算：距離、角度、交點(diǎn)、交線、投影。

實(shí)物測量時(shí)，不僅要運(yùn)用到上述各測量參數(shù)，坐標(biāo)的正確建立是使用三坐標(biāo)測量儀的關(guān)鍵技術(shù)，它需要測量人員對(duì)圖紙要求的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)進(jìn)行分析，實(shí)物制造加工工藝有所了解，確保設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、加工工藝基準(zhǔn)及測量基準(zhǔn)的一致性程度，盡量避免因基準(zhǔn)誤差所造成的量值偏差。三坐標(biāo)測量儀提供建立坐標(biāo)的方法有：三點(diǎn)找正建坐標(biāo)法和（3-2-1）建坐標(biāo)法。（如圖1所示）。

圖1 三坐標(biāo)系統(tǒng)界面

某標(biāo)桿車前軸原件的測量方法

1 前軸兩主銷孔孔距的測量

由于前軸主銷孔同時(shí)存在后傾角度及內(nèi)傾角度，因此前軸兩主銷孔孔距在設(shè)計(jì)圖紙上只能以理想中間點(diǎn)為距離標(biāo)注連線，這就給實(shí)物測量帶來困難。

目前前軸兩主銷孔孔距的測量大多采用卷尺，確定量值的方法是將上端孔距與下端孔距之和除以二得出。此測量方法因卷尺本身存在較大的測量誤差且在計(jì)算時(shí)為理想尺寸，因此測量精度不高，誤差較大，量值只能控制在0.5mm的范圍。

而利用三坐標(biāo)測量儀的測量系統(tǒng)可直接在前軸主銷的上下端面取點(diǎn)構(gòu)面，并運(yùn)用點(diǎn)重建的功能獲取前軸兩主銷孔孔距的量值，量值可以控制在0.001mm的范圍，此測量方法不僅準(zhǔn)確度高，其量值精度也很高。（如圖2所示）。

圖2 主銷孔孔距

2 前軸主銷孔與鎖栓孔距離的測量

前軸鎖栓孔的作用主要是固定主銷位置，其配合間隙直接影響前橋裝配質(zhì)量，是前橋重要的安全件，也是公司“五十鈴”達(dá)標(biāo)項(xiàng)。

在生產(chǎn)線上一般采用專用檢具，只能判定是否合格，不能確定量值。（如圖3所示）而作為五十鈴原件開發(fā)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)的需求是設(shè)計(jì)的依據(jù)，因此三坐標(biāo)測量儀的檢測數(shù)據(jù)彌補(bǔ)了這一空白。檢測時(shí)，三坐標(biāo)測量儀可利用兩垂直軸線取量值的計(jì)算工具來確定主銷孔與鎖栓孔的距離，方便快捷且準(zhǔn)確。

圖3 鎖栓專用檢具

3 前軸后傾角、內(nèi)傾角的測量

由于前軸主銷孔存在后傾角和內(nèi)傾角兩個(gè)空間角度共存的情況，給檢測帶來難度。公司內(nèi)現(xiàn)有兩種測量方法：

3.1 采用檢測臺(tái)架與主銷芯棒配合檢測

由于芯棒與前軸主銷孔存在配合間隙，不能精確顯示數(shù)據(jù)，產(chǎn)生的誤差較大。（如圖4所示）。

3.2 采用專用檢具

主銷芯棒配合角度尺，百分表測量。精度只達(dá)到0.1mm，檢具間的配合，存在無法預(yù)測的累計(jì)誤差（如圖5、6所示）

通過分析目前的測量方法都采用專用檢具—主銷芯棒檢測。由于前軸主銷孔尺寸存在加工誤差，所以不能保證芯棒和主銷孔的配合間隙達(dá)到統(tǒng)一狀態(tài)。這樣就存在因檢測基準(zhǔn)不同而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)偏差。而采用量具—角度尺、百分表配合測量存在組裝精度和檢測手法不同而產(chǎn)生的累計(jì)誤差。

圖4 檢測臺(tái)架

圖5 萬能角度尺

圖6 百分表

以上兩種檢測方法都存在不同程度的測量誤差,為了更好的避免測量誤差，提高前軸后傾角、內(nèi)傾角的測量精確度，通過分析，以及到生產(chǎn)線進(jìn)行工藝確認(rèn)，制定了檢測方案。

3.3 建立坐標(biāo)系

通過工藝確認(rèn)，以前軸板簧面為測量基準(zhǔn)，選用（3-2-1）建坐標(biāo)法，確定前軸坐標(biāo)位置。

3.4 后傾角的計(jì)算

取主銷孔軸線與前軸板簧面的夾角，但為了防止兩邊角度不一致，取兩主銷軸線的夾角量值進(jìn)行對(duì)比復(fù)核，以保證量值準(zhǔn)確性。

3.5 內(nèi)傾角的計(jì)算

在確定前軸坐標(biāo)位置后，利用三坐標(biāo)（如圖7所示）可測量空間角度的工作原理來獲取內(nèi)傾角的量值。

此直接取點(diǎn)構(gòu)面，建坐標(biāo)的檢測方法不僅避免了因臺(tái)架與主銷芯棒配合的配合誤差，也消除了由量具測量的累積誤差。保證了前軸后傾角、內(nèi)傾角的量值精度。

通過此次五十鈴前軸檢測不僅提升了檢測人員對(duì)前軸關(guān)鍵尺寸的了解，同時(shí)也鍛煉了檢測業(yè)務(wù)能力，豐富了三坐標(biāo)測量儀的應(yīng)用范圍。

圖7 三坐標(biāo)測量儀

[1] 陳家瑞等,汽車構(gòu)造[M].第五版,北京：人民交通出版社,2006, 191～200.

[1] 黃云清. 公差配合及測量技術(shù)[M]. 第一版,北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006,76～129.

The application of 3D coordinate measurement of apparatus to front axle

Zhang Jiming
（Anhui Jianghuai Automobile group Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）

The paper applies 3D coordinate measurement of apparatus measured technique to the measurement of front axle, making use of point. line and side related with front axle get a precise measurement, abolishes old measurement, for design development offers more precise datas,improves design ability.

3D coordinate apparatus; measured technique; front axle

U467

A

1671-7988 (2017)16-213-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.075

張繼明，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。