差速器殼體半軸輪端面深度測量方法優化與研究

在汽車驅動橋中，差速器總成是驅動橋中一個極為重要的總成，差速器的作用是一方面向兩邊車輪傳遞動力，另一方面在汽車轉彎、打滑或在不平路面上行駛時，允許兩邊車輪以不同的轉速旋轉，可以使兩邊車輪以純滾動的形式不等速行駛，減少車輪輪胎與地面的摩擦[2，廣泛應用于汽車轉彎、打滑等兩側驅動輪以不同轉速轉動的場景，確保車輛在曲線行駛中能夠順利轉彎和行駛。

其中差速器總成中差速器殼體的加工精度直接影響整個車輛的使用壽命及行駛安全性。差速器殼體半軸輪端面的深度直接影響差速器中半軸齒輪與行星齒輪的嚙合及齒輪壽命。

某汽車差速器殼體半軸輪端面深度尺寸

（見圖1），該尺寸要求精度高，在工件的加工過程中需要進行一定比例的抽樣檢測以控制工件的加工精度。但目前只能使用三坐標測量機測量，在實際加工過程中該尺寸抽檢頻率低，尺寸精度控制困難。因此提出一種制作簡單、操作使用方便，適合加工過程中測量差速器殼體半軸輪端面深度的測量方法勢在必行]。

測量方法分析

1.原測量方法存在的問題

隨著差速器殼產量需求增加及類似件種類的增多，均采用三坐標測量機測量只能滿足首檢檢測頻次的需求，實際生產中檢測時必須把工件拿到三坐標室進行檢測。從開始檢測到反饋出檢測結果這段時間，為避免加工出不良品，設備需暫停加工，等待檢測結果，造成生產效率較低無法滿足產能要求。若采用千分表測頭直接接觸到差速器殼體半軸輪端面進行測量，因測頭過長造成測量誤差較大，測量精度較低，無法穩定、準確地測量出產品尺寸。

2.優化后的測量方法

為提高檢測、加工效率，對差速器殼體半軸輪深度檢測方案進行了改進，巧妙利用間接測量的設計思路，將直接測量半軸輪端面深度尺寸轉化為測量與量具基準值差值的方法，縮短測頭長度，提高測量精度及穩定性。

根據差速器殼內腔結構設計制作出一種專用深度檢驗量具（見圖2）。用三坐標測量機測量出量具底座上端面與支撐板上平面之間的高度差作為基準值，用量具測量出差速器殼體半軸輪端面深度與基準值的差值，從而可推算出差速器殼體半軸輪端面的深度。

1-緊固螺釘2-側頭3-千分表表頭4-量具體5-立板6-定位板7-支撐板8－底座

此測量方法需要注意的一點是：設計該深度檢驗量具時，量具底座上端面與支撐板上平面之間的高度差與所要測量的差速器殼體半軸輪深度理論尺寸的差值不得大于千分表表頭量程。只要針對不同深度尺寸制作出合適尺寸量具，此測量方法便可適用于測量不同尺寸的差速器殼體半軸輪端面深度尺寸。

量具結構設計與使用

1.量具結構分析

量具結構包含底座、量具體等零部件，底座呈L形，支撐板固定在底座上，定位板、立板及量具體固定成一個整體。量具體上設有銷孔，側面設有螺紋孔，緊固螺釘通過側面螺紋孔將千分表表頭固定在量具體上，千分表表頭與測頭螺紋聯接。

量具使用前用三坐標測量機測量出底座上端面與支撐板上平面之間的高度差（圖2中 162.65±0.02mm 的真實值作為基準值。檢測后將該數值準確記錄在量具底座上，以便以后計算使用。量具中底座上端面與支撐板上平面之間的高度差是量具的一個關鍵尺寸，其加工精度要求較高，底座上端面與支撐板上平面均需一次磨削加工，材料采用耐磨性較好的材質。

2.量具使用方法

（1）步驟一首先將千分表表頭歸零，將量具體放置到底座上，量具體上的定位板放置在支撐板上，測頭輕輕接觸量具底座上端面。根據千分表表頭顯示的數值用手旋轉千分表表頭，將表頭指針歸零（數值小于0時逆時針旋轉，數值大于0時順時針旋轉）。

（2）步驟二將加工完待測量的差速器殼體吊運至檢測平臺上，大端面朝上放置。測量前用機布將差速器殼體半軸輪端面和大端面表面擦拭干凈，將量具體放置到差速器殼體內腔內，如圖3所示。量具體上的定位板放置在差速器殼體半軸輪端面上，測頭輕輕地接觸差速器殼體大端面，待千分表表頭指針穩定后讀出千分表表頭指示的數值，多次手動旋轉調整量具體的放置位置，可實現對工件的多點測量，以保證測量數據的準確性。測量時隨機測量出3處深度 ， ， ，然后計算出平均值 （ ） 13 。

（3）步驟三為避免損傷千分表測頭，檢測完畢 后需將量具體平放到檢測平臺上。根據計算出的數值 △H及量具基準值，計算出該差速器殼體半軸輪深度 基 準值

測量數據統計分析[3]

1.檢測時間

改進后的測量方法不需要再把工件拿到三坐標室進行檢測，操作者自己在工位可以隨時進行檢測，提高了檢測頻次及檢測效率，縮短了設備等待時間，降低了生產成本。新量具與三坐標測量機測量使用情況對比見表1。

2.檢測數據對比

以山東蓬翔汽車有限公司批量生產的某汽車差速器殼體半軸輪端面深度尺寸為 為例，設計的量具的基準值為 162.660mm 。隨機選取4件差速器殼，用三坐標測量機和此測量方法兩種測量方式分別測量，測量結果對比見表2。

3.檢測結果分析

從表2中對比偏差值可以看出，測量同一個工件，此測量方法的測量結果與三坐標測量機的測量結果不一致，存在一定的偏差。分析原因為：采用三坐標測量機測量時數據采集的是一條線（相當于無數個點），而使用該測量方法檢驗測量時采集的是三個點，采集點的個數不如三坐標測量機采集的多，兩種測量方法存在一定的偏差，但經上述數值對比分析，該測量方法與三坐標測量機測量的最大偏差為0.006mm ，測量重復性：GRamp;R ？20% ，從控制產品生產過程質量穩定性、縮短生產等待時間及降低生產成本角度方面考慮，此偏差完全可以接受。該測量方法簡單實用，對同類零件檢具的設計具有一定的借鑒作用。

結語

此測量方法通過間接測量的方式，巧妙設計制作了一種深度檢驗量具，將難以直接測量差速器殼體半軸輪端面深度尺寸轉換為測量與量具高度差值的方式。此測量方法使用的量具結構簡單、制作成本低，生產過程中操作使用方便、讀數明了，實現了在加工工位就可直接測量出差速器殼體半軸端面深度尺寸。

通過與三坐標測量機的測量結果對比，表明此測量方法完全可用在機械加工過程中，實現在生產過程中對差速器殼體端面深度的快速測量、實時監控，不需再轉運至三坐標測量機測量，縮短了檢測時間，降低工人勞動強度，緩解了三坐標測量機的測量工件的壓力。

參考文獻：

[1]廉保軍，王雪，戈廣嶺，等.巧測差速器殼體球心位置度[J].機械工程師，2008（10）：131-132.

[2]余志生.汽車理論[M].2版.北京：機械工業出版社，2009.

[3]袁小江.差速器殼體內球徑測量檢具設計[J].制造技術與機床，2010（8）：156-159.AUTO1950