客車制動盤內孔中心距專用量檢具設計

張 杰 王盛魁

(1.沈陽中車西屋軌道制動技術有限公司 遼寧 沈陽 110144；2.沈陽透平機械股份有限公司 遼寧 沈陽 110869)

圖1 對開式制動盤盤體結構示意圖

1 制動盤內孔中心距常規檢測方法比較

測量內孔中心距常規檢測方法有兩種：一種為游標卡尺測量法，另一種為三坐標測量法。

游標卡尺測量內孔中心距是間接測量法，通過測量兩孔中心線連線之間的最外側或最內側尺寸，減去或加上兩個孔的半徑值之和，得到內孔中心距尺寸。該測量方法不能保證測量精度，且使用手工計算尺寸，測量效率低。

三坐標設備測量內孔中心距尺寸精確，但該設備通常封閉在房間內，不方便檢測大型工件，更不能在生產工位上測量工件尺寸。對于大型工件，三坐標設備只適合抽檢和驗證零件尺寸。

因此，對于高精度孔、大中心距、重型工件的批量生產，有必要設計專用內孔中心距檢具，以便在生產工位上靈活使用，并實現內孔中心距測量的準確、快速和高效。

2 制動盤內孔中心距專用量檢具設計

制動盤內孔中心距專用量檢具設計應具備檢測原理正確、結構合理、良好的制造工藝性以及檢測的高效性。

2.1 內孔中心距檢具工作原理分析

中心距是兩內孔軸線之間的距離，測量兩個內孔的中心距時，應以其中一個內孔作為基準，測量另一個內孔相對于該孔的尺寸誤差，即可表示兩內孔中心距的誤差。

制動盤內孔中心距專用量檢具結構如圖2所示，左側端為固定端，工件基準孔采用自定心定位銷結構，以消除工件孔徑尺寸變化對測量中心距誤差的影響；另一端(右側端)采用滑動導銷插入工件被測孔，滑動導銷的外徑與導套的內徑之間存在間隙，該間隙即為工件兩孔中心距的公差值。

1—自定心定位的組成；2—螺釘；3—調整支座；4—調整桿；5—梁；6—導套；7—滑動導向。

制動盤內孔中心距量檢具檢測工作原理為：通過檢具一端的自定心定位銷來確定工件孔的基準中心軸線，將工件兩孔中心距的公差值轉移到另一端的滑動導銷與導套之間的間隙，若中心距超差，則滑動導銷不能插入到盤體孔中。

若工件被測孔徑尺寸合格，滿足設計公差要求。當滑動導銷能插入到工件的孔中時，表示工件兩孔中心距在設計的公差范圍內；當滑動導銷不能插入到工件的孔中時，則表示工件兩孔中心距超差。通過這樣檢測，即可快速判斷制動盤中心距是否合格。

2.2 內孔中心距檢具結構分析

制動盤內孔中心距檢具在梁的兩端分別設有安裝孔，梁兩端安裝孔的中心距為(560±0.005)mm，梁左端的安裝孔裝配自定心定位銷組成；梁右端的安裝孔與導套過盈配合。當左端的自定心定位銷組成插入盤體一側的孔內后，旋轉調整桿使3個等直徑的鋼球與工件內孔接觸，完成檢具左端工件孔自定心，然后檢具的導套孔對正于盤體的另一側孔，將滑動導銷插入檢具右端導套孔內再插入工件孔內，完成工件中心距檢測。

2.2.1檢具自定心結構設計

檢具梁的左端自定心定位銷組成結構設計圖如圖3所示，定位銷的外徑與梁左端的安裝孔為過盈配合，定位銷內徑與芯軸外徑為間隙配合，芯軸的上端設有端蓋，端蓋與定位銷的上部為螺紋連接，調整支座用螺釘固定于梁左側孔上端。

1—彈簧；2—鋼球；3—定位銷；4—端蓋；5—芯軸。

芯軸的圓錐面與3個等直徑的鋼球相接觸，當順時針旋轉調整桿時，將推壓芯軸向下運動，帶動與圓錐面接觸的3個等直徑的鋼球沿徑向向外移動，當3個等直徑鋼球與工件內孔表面接觸時，工件孔的軸心位置就確定了，消除隨孔徑變化對圓心位置的影響；當逆時針旋轉調整桿時，彈簧的推力將帶動芯軸向上運動，3個等直徑鋼球就可以向里面回縮，此時，檢具的自定心定位銷組成可移動到被檢測工件孔的外部。

2.2.2滑動導銷端設計

檢具梁的右端導套和滑動導銷結構設計圖如圖4所示，檢具梁右端安裝孔與導套的外徑為過盈配合，導套的內徑理論值應為工件孔徑最小尺寸與孔中心距的公差值之和。滑動導銷的外徑與導套的內徑為間隙配合，該間隙值即為中心距的理論公差值。

圖4 導套和滑動導銷結構設計圖

在設計中應考慮檢具梁中心距尺寸的制造誤差值，以及滑動導銷與工件孔的配合間隙值，將此兩項誤差值的設計包含在被測工件孔中心距公差值之內，因此，導套的內徑理論值應減掉上述兩項誤差值之和。

為了保證滑動導銷能夠順利進入盤體的被測孔內，滑動導銷與被測零件孔采用小間隙配合，配合間隙值在0.006 mm～0.012 mm(直徑值)之間。由于配合面之間有粉塵、油膜、空氣等介質存在，可以認為此間隙不會影響盤體被測孔的軸線位置偏移，可忽略此間隙誤差。

3 制動盤內孔中心距專用量檢具使用條件及誤差分析

3.1 制動盤內孔中心距專用量檢具使用條件

3.2 制動盤內孔中心距專用量檢具誤差分析

檢具誤差δ3=檢具制造誤差+滑動導銷與盤體孔間隙誤差=δ1+δ2=0.03 mm。

將檢具誤差值包含在被測工件中心距公差值之內，則檢具的中心距測量公差值=盤體孔中心距公差值A-檢具誤差δ3=0.17 mm,即導套內徑尺寸設計為?30.17 mm。

檢具誤差δ3/盤體孔中心距公差值A=0.15。

該比值為15%，說明了檢具中心距尺寸控制范圍比盤體孔中心距公差值縮小了15%，用來抵消檢具誤差值δ3，因此，檢具的中心距測量值仍在盤體孔中心距公差值A之內。

4 結束語

制動盤內孔中心距專用量檢具可代替游標卡尺測量或三坐標測量，相比于游標卡尺測量內孔中心距更簡便、準確，檢測效率可提高3～4倍；相比于三坐標測量內孔中心距可節省工件周轉時間10～20 min，生產成本顯著降低。并且可以在制動盤生產工位上靈活使用，測量準確、快速、高效。□