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(jī)車、車輛走行部輪軸系統(tǒng)的重要組成部分，制作進(jìn)度要求非常高，對于尺寸檢測方面就非常關(guān)鍵，使用三坐標(biāo)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(chǎn)的一種方式探討。

關(guān)鍵詞：三坐標(biāo);車軸;自動檢測

1、前言

車軸是鐵路機(jī)車、車輛走行部輪軸系統(tǒng)的重要組成部分，是鐵路機(jī)車、車輛走行部最重要的部件之一。列車在運(yùn)行的過程中，列車上的車軸旋轉(zhuǎn)很快，如果制造精度不夠，可能會導(dǎo)車軸的磨損及疲勞，在嚴(yán)重的時候甚至?xí)l(fā)特大事故，所以在車軸的質(zhì)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(dǎo)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(tài)不同等而導(dǎo)致不同的測量誤差。3、檢測完之后，還需要將測量結(jié)果記錄到紙質(zhì)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(jī)械測量法、氣動法、超聲法、光學(xué)檢測法等，傳統(tǒng)的機(jī)械測量法是利用機(jī)械式測量工具利用直尺、游標(biāo)卡尺、千分尺等工具進(jìn)行機(jī)械接觸式測量方法，容易使零件表面發(fā)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(xiàn)在的多品種車軸生產(chǎn)。

3、解決方式

為提高車軸的產(chǎn)品質(zhì)量及質(zhì)量穩(wěn)定性，在此探討車軸使用三坐標(biāo)自動檢測的方法。

三坐標(biāo)測量機(jī)，它能在一個立體空間范圍內(nèi)，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(biāo)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(biāo)的檢測精度達(dá)到（2.4+L/357）mm，由此看出三坐標(biāo)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(nèi)車軸加工單位很少使用三坐標(biāo)測量，主要存在以下幾個原因：1、受場地限制，三坐標(biāo)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(chǎn)節(jié)拍。

三坐標(biāo)測量機(jī)目前使用大多數(shù)都是在實驗室或計量室里使用，三坐標(biāo)測量機(jī)精度受溫度影響很大，因此測量時，測量工件和三坐標(biāo)設(shè)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(xiàn)場使用的主要原因之一。為節(jié)省產(chǎn)地，有兩種方案，一種手動操作的，將車軸放在車軸專用的轉(zhuǎn)運(yùn)架上，然后轉(zhuǎn)運(yùn)架跺起，測量的時候再手動吊到三坐標(biāo)上進(jìn)行檢測，這樣同樣大小場地，存放車軸的數(shù)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(zhuǎn)運(yùn)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(xiàn)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(biāo)上進(jìn)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(yōu)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(chǎn)品檢測時很快，也可以檢測軸以外的一些產(chǎn)品;第二種檢測方式比較單一只能檢測車軸產(chǎn)品，且更換軸型時如果需要調(diào)整一些傳輸位置或定位位置會需要一定的時間。

三坐標(biāo)檢測設(shè)備檢測的效率是根據(jù)檢測的尺寸相關(guān)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(guān)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(jù)使用情況，只檢測車軸的關(guān)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(biāo)測量的精度及靈活性還是比目前國內(nèi)的一些車軸專用檢測設(shè)備高，這樣能實現(xiàn)車軸批量檢測的一種方式，以供參考。

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