車軸尺寸自動化測量方式探討

秦榮斌 黃鋒 聶榮兵 王飛翔

摘要：車軸是鐵路機車、車輛走行部輪軸系統的重要組成部分，制作進度要求非常高，對于尺寸檢測方面就非常關鍵，使用三坐標自動檢測車軸尺寸方式，對車軸高精度尺寸檢測、高效率生產的一種方式探討。

關鍵詞：三坐標;車軸;自動檢測

1、前言

車軸是鐵路機車、車輛走行部輪軸系統的重要組成部分，是鐵路機車、車輛走行部最重要的部件之一。列車在運行的過程中，列車上的車軸旋轉很快，如果制造精度不夠，可能會導車軸的磨損及疲勞，在嚴重的時候甚至會引發特大事故，所以在車軸的質量檢測工作尤為重要。

2、問題的提出

目前車軸的測量都是手工測量。這樣主要存在以下問題：1、手工測量時在測量過程中量具會導致車軸不同程度的損傷，影響尺寸精度。2、手工測量會由于檢測人員的檢測方式、手感及精神狀態不同等而導致不同的測量誤差。3、檢測完之后，還需要將測量結果記錄到紙質文檔中，使得檢測效率會慢很多。

其實，目前車軸尺寸的測量方法探索有很多，可分為機械測量法、氣動法、超聲法、光學檢測法等，傳統的機械測量法是利用機械式測量工具利用直尺、游標卡尺、千分尺等工具進行機械接觸式測量方法，容易使零件表面發生損傷或變形。但是這些方法不是精度不夠高，就是太過專一，僅適用于一種型號的車軸，如果更換軸型會很繁瑣，不利于現在的多品種車軸生產。

3、解決方式

為提高車軸的產品質量及質量穩定性，在此探討車軸使用三坐標自動檢測的方法。

三坐標測量機，它能在一個立體空間范圍內，能夠測量工件的幾何形狀、長度及圓周分度等的儀器。三坐標能測量尺寸的點、面、圓、線、球、圓錐、圓柱;形位公差包括圓柱度、直線度、垂直度、圓度、平行度、同心度、位置度等。同時，三坐標的檢測精度達到（2.4+L/357）mm，由此看出三坐標的功能和檢測精度完全能滿足車軸各部位的尺寸檢測。

但在國內車軸加工單位很少使用三坐標測量，主要存在以下幾個原因：1、受場地限制，三坐標檢測需要恒溫，需要建立專門的恒溫室;2、檢測效率慢，影響生產節拍。

三坐標測量機目前使用大多數都是在實驗室或計量室里使用，三坐標測量機精度受溫度影響很大，因此測量時，測量工件和三坐標設備必須要恒溫一定的時間，要解決該問題需要建立一個恒溫房。

車軸的恒溫房建立，一般會覺得需要場地很大，這也是加工單位不想在現場使用的主要原因之一。為節省產地，有兩種方案，一種手動操作的，將車軸放在車軸專用的轉運架上，然后轉運架跺起，測量的時候再手動吊到三坐標上進行檢測，這樣同樣大小場地，存放車軸的數量會增倍，以減少場地，如下圖1，所占場地14m×8m左右的場地，轉運架跺兩層可以存放30根軸，最多跺3層，因此最多可以存放45根車軸。

另一種使用車軸智能存放庫自動存放，這種方式可以實現全部自動化，將車軸放入輸送線上，車軸自動傳至車軸智能庫中，檢測時自動將車軸傳輸至三坐標上進行檢測，然后自動將車軸傳出，檢測完后的車軸和未檢測的車軸也可以自動識別，如圖2，使用場地15m×8m，可以存放54根車軸。

兩種方式各有優劣，第一種方式造價相對低，但比較靈活，換不同型號的車軸產品檢測時很快，也可以檢測軸以外的一些產品;第二種檢測方式比較單一只能檢測車軸產品，且更換軸型時如果需要調整一些傳輸位置或定位位置會需要一定的時間。

三坐標檢測設備檢測的效率是根據檢測的尺寸相關的，如位置度、對稱度等形位公差測量需要的時間長，直接測量的幾何尺寸，如長度、直徑等需要時間很短。車軸的關鍵尺寸主要是軸頸、防塵座、輪座以及齒輪座的直徑和長度軸間距車軸全長、軸頸長度，如果只測量以上的幾個尺寸檢測效率還是比較快，需要測量車軸全部尺寸檢測效率就比較慢，根據使用情況，只檢測車軸的關鍵尺寸，檢測時間約6.5分鐘，檢測車軸的全部尺寸檢測，時間約35分鐘。

總體來說，三坐標測量的精度及靈活性還是比目前國內的一些車軸專用檢測設備高，這樣能實現車軸批量檢測的一種方式，以供參考。

參考文獻

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