朱微

(寧波江宸自動(dòng)化裝備有限公司 技術(shù)中心，浙江 寧波 315324)

凸緣溝道與小內(nèi)圈溝道中心之間的距離(溝心距)是第3代輪轂軸承關(guān)鍵的精度指標(biāo)之一，對(duì)輪轂軸承單元裝配后的游隙值或負(fù)游隙值有著重要的影響?，F(xiàn)有檢測(cè)儀器的局限性使得溝心距的檢測(cè)比較困難，裝配時(shí)一般不進(jìn)行檢測(cè)，主要由機(jī)床精度或加工工藝保證，并通過(guò)試裝配保證軸承的游隙值或負(fù)游隙值。

采用傳統(tǒng)裝配方法的輪轂軸承單元的軸向游隙分散度較大，而且可靠性低。根據(jù)技術(shù)要求，進(jìn)入主機(jī)廠(chǎng)進(jìn)行配套的第3代輪轂軸承單元在裝配時(shí)必須進(jìn)行溝心距的檢測(cè)。因此，設(shè)計(jì)了針對(duì)第3代輪轂軸承凸緣與小內(nèi)圈溝心距的快速檢測(cè)裝置。

1 檢測(cè)方案

第3代輪轂軸承凸緣與小內(nèi)圈組件如圖1所示，溝心距的檢測(cè)通常采用絕對(duì)測(cè)量法或相對(duì)比較測(cè)量法。絕對(duì)測(cè)量法采用高精度輪廓儀對(duì)溝心距進(jìn)行絕對(duì)測(cè)量，主要用于計(jì)量室；相對(duì)比較測(cè)量法采用標(biāo)準(zhǔn)件校準(zhǔn)精密量?jī)x測(cè)筆的零位，測(cè)筆測(cè)值只是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件的偏差值，需通過(guò)計(jì)算得出溝心距的實(shí)際尺寸。

相對(duì)比較測(cè)量法主要用于裝配工序，其關(guān)鍵在于選定合適的測(cè)量基準(zhǔn)及檢測(cè)裝置。

測(cè)量基準(zhǔn)的選擇：(1)選擇輪轂軸承凸緣與小內(nèi)圈組件的溝心圓弧Ri和凸緣的基準(zhǔn)端面A，分別測(cè)出L1及L2，兩者之間的差值L即溝心距；(2)選擇凸緣與小內(nèi)圈的溝心圓弧，直接測(cè)出溝心距L。根據(jù)輪轂軸承裝配技術(shù)要求，選擇第2種方案進(jìn)行測(cè)量。

A—凸緣基準(zhǔn)端面； D—溝心底徑；L—溝心距； L1—凸緣溝心到基準(zhǔn)端面的距離；L2—小內(nèi)圈溝心到基準(zhǔn)端面的距離； Ri—溝心半徑

檢測(cè)裝置的選擇：(1)采用直線(xiàn)位移轉(zhuǎn)換，即將位置變化的位移量等值同向反映到指示表上，可以采用平行彈簧片結(jié)構(gòu)或直線(xiàn)軸承結(jié)構(gòu)，這種方法測(cè)量準(zhǔn)確，但是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，調(diào)整不太方便。(2)采用帶上、下2個(gè)鉗口的開(kāi)合機(jī)構(gòu)，鉗口作剪刀式開(kāi)合運(yùn)動(dòng)，鉗口上的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量棒直接貼合在溝心圓弧的弧面上，鉗口間測(cè)筆的示值為被檢測(cè)件溝心距與標(biāo)準(zhǔn)件溝心距的差值，通過(guò)系統(tǒng)計(jì)算得出被檢測(cè)件的溝心距。第2種機(jī)構(gòu)采用雙通道檢測(cè)，每通道1只精密測(cè)筆，數(shù)值準(zhǔn)確可靠，且易于更換易損件及整體機(jī)構(gòu)，將其作為測(cè)量檢測(cè)裝置。

2 檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)

2.1 測(cè)量原理

根據(jù)上述檢測(cè)方案，設(shè)計(jì)檢測(cè)裝置的測(cè)量原理(圖2)為：將基準(zhǔn)端面A放置在測(cè)量基座上，下測(cè)量棒貼合在凸緣溝道弧面上，通過(guò)開(kāi)合氣缸使上測(cè)量棒貼合或離開(kāi)小內(nèi)圈溝道，固定板打開(kāi)后的測(cè)筆示值即被測(cè)件溝心距與標(biāo)準(zhǔn)件溝心距的差值。

1—下測(cè)量棒；2—上測(cè)量棒；3—測(cè)筆；4—開(kāi)合氣缸；5—上固定板；6—導(dǎo)向桿；7—下固定板；8—待測(cè)工件；9—測(cè)量基座

快速檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)方法為：(1)測(cè)量基座及平移機(jī)構(gòu)均固定于基準(zhǔn)平臺(tái)上，測(cè)量機(jī)構(gòu)固定于平移機(jī)構(gòu)上，可水平方向移動(dòng)；(2)上、下固定板上各有2個(gè)測(cè)量棒，2個(gè)測(cè)量棒內(nèi)側(cè)距離比待測(cè)工件溝心底徑名義尺寸大0.1 mm左右；(3)下固定板的上下位置可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使下測(cè)量棒與凸緣溝道緊密貼合；(4)開(kāi)合氣缸的缸體固定于上固定板上，缸桿固定于下固定板上，測(cè)量力由氣缸施加;(5)將待測(cè)工件置于測(cè)量基座上，推動(dòng)平移機(jī)構(gòu)將測(cè)量機(jī)構(gòu)插入待測(cè)工件中，打開(kāi)固定板可測(cè)量待測(cè)工件的溝心距，閉合固定板可快速退出測(cè)量機(jī)構(gòu)。

2.2 基本結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)的檢測(cè)裝置如圖3所示，具體調(diào)整和操作過(guò)程為：基準(zhǔn)平臺(tái)置于檢測(cè)設(shè)備底板上，測(cè)量基座置于基準(zhǔn)平臺(tái)上并放入標(biāo)準(zhǔn)件；各檢測(cè)部件裝于平移機(jī)構(gòu)上，將平移機(jī)構(gòu)前移，使測(cè)量機(jī)構(gòu)插入標(biāo)準(zhǔn)件中，調(diào)整下測(cè)量棒的上下及水平位置；2個(gè)測(cè)量棒的上平面保證于同一水平面內(nèi)，上下差值不超過(guò)2 μm；標(biāo)準(zhǔn)件校準(zhǔn)測(cè)筆數(shù)值為0，循環(huán)放入待測(cè)工件進(jìn)行檢測(cè)。

1—基準(zhǔn)平臺(tái)；2—測(cè)量基座；3—待測(cè)工件；4—下固定板；5—精密量?jī)x測(cè)筆；6—上固定板；7—導(dǎo)向桿；8—開(kāi)合氣缸；9—調(diào)節(jié)螺桿；10—平移機(jī)構(gòu)；11—上測(cè)量棒；12—下測(cè)量棒

2.3 影響因素分析

采用上述測(cè)量裝置進(jìn)行溝心距檢測(cè)時(shí)，影響測(cè)量精度的因素主要有：

(1)氣缸的氣壓。檢測(cè)機(jī)構(gòu)通過(guò)氣缸將固定板打開(kāi)，上、下測(cè)量棒與溝道貼合的緊密程度取決于氣缸拉力。拉力越大，貼合越緊密，測(cè)量值越接近于真實(shí)值；拉力越小，檢測(cè)值誤差越大。因此，氣壓對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的影響很大，對(duì)于合套后零件的游隙值及負(fù)游隙值有著重要影響，必須添加調(diào)壓機(jī)構(gòu)，以保證氣壓穩(wěn)定。

(2)凸緣溝心圓弧面相對(duì)于基準(zhǔn)端面的跳動(dòng)。當(dāng)跳動(dòng)誤差大于0.03 mm時(shí)，測(cè)筆檢測(cè)的數(shù)值誤差較大。

3 檢測(cè)結(jié)果及分析

利用該檢測(cè)裝置檢測(cè)了5件產(chǎn)品，并在計(jì)量室用高精度輪廓儀進(jìn)行對(duì)比鑒定，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 檢測(cè)計(jì)量結(jié)果對(duì)比 μm

由表1可知，該檢測(cè)裝置的測(cè)量偏差值較小，誤差在允許范圍之內(nèi)。隨后進(jìn)行了多次測(cè)量并重復(fù)驗(yàn)證，重復(fù)精度見(jiàn)表2。結(jié)果表明，該溝心距檢測(cè)裝置合理，檢測(cè)方法有效，能夠滿(mǎn)足實(shí)際測(cè)量的需要。

表2 重復(fù)性檢測(cè)結(jié)果 μm

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)第3代輪轂軸承凸緣與小內(nèi)圈溝心距快速檢測(cè)裝置的方案分析、裝置設(shè)計(jì)和檢測(cè)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了該檢測(cè)裝置的有效性，解決了第3代輪轂軸承合套前凸緣與小內(nèi)圈溝心距的快速檢測(cè)問(wèn)題，為組件分選機(jī)的研制奠定了基礎(chǔ)。