韋鵬，黎麗

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

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關(guān)于三坐標(biāo)測量機(jī)與專用檢具
在曲軸測量中的差異分析

韋鵬，黎麗

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

摘要：通過對比三坐標(biāo)測量機(jī)與專用檢具在曲軸測量中的測量方式和定位方式差異，從而分析出其位置度不同的原因。通過對比分析，指出了兩種測量方式對生產(chǎn)加工的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：三坐標(biāo)；專用檢具；曲軸測量；差異

三坐標(biāo)測量在如今的汽車工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著特殊且無可替代的作用，其具有高度自動(dòng)化、精確靈活的特性，能夠滿足各種復(fù)雜零件的測量需求。然而，專用檢具在汽車工業(yè)中也占有一席之地，其能夠通過定性判定，快速檢測零件的合格與否，從而響應(yīng)生產(chǎn)線的節(jié)拍要求。兩者在實(shí)際運(yùn)用中有一定的差異性。本文通過具體案例，分析三坐標(biāo)測量機(jī)與專用檢具在曲軸測量中產(chǎn)生差異的原因。

1　不同測量方式測量曲軸的差異情況

曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)三大部件之一，在工序10的檢測過程中有兩套檢測方案：一是采用Intra公司生產(chǎn)的曲軸專用測量檢具；另一套方案是采用蔡司的三坐標(biāo)測量機(jī)測量。在檢測內(nèi)容基本相同的情況下，兩套方案在某些項(xiàng)目的測量過程中經(jīng)常存在比較大的差異，而且沒有規(guī)律，因此我們對相關(guān)的問題作了比對分析。

根據(jù)對測量報(bào)告的分析，在測量結(jié)果中存在比較大差異的主要是頂尖孔中心相對于1、5（如圖1所示，X、Y標(biāo)注位置為1、5主軸頸）毛坯主軸頸的位置度。此位置度在Intra曲軸專用檢具上的測量結(jié)果一直比較穩(wěn)定，大部分都保持在0.1 mm以內(nèi)，而在蔡司三坐標(biāo)測量機(jī)上的測量結(jié)果差異很大，從0.1 mm 到0.5 mm都有，而且沒有特定的規(guī)律。

圖1　曲軸結(jié)構(gòu)及工序10測量項(xiàng)目

2　差異原因分析

為了分析產(chǎn)生的原因，我們在三坐標(biāo)測量機(jī)上以球頂尖定位孔為基準(zhǔn)，參考專用檢具對主軸頸的定位方式，測量了每個(gè)主軸頸定位點(diǎn)附近的尺寸，并且評定了主軸頸相對于定位孔軸線的位置度［1］。測量結(jié)果表明（如圖2所示），因?yàn)橹鬏S頸為毛坯狀態(tài)，每根曲軸的主軸頸無論是直徑還是形狀都存在很大差異，而且位置度也極不穩(wěn)定。

圖2　三坐標(biāo)測量結(jié)果

測量結(jié)果表明，部分毛坯主軸頸的圓心確實(shí)與頂尖基準(zhǔn)軸存在偏心的狀況，而且偏心量還比較大（0.2～0.5 mm）。因而，也印證了在三坐標(biāo)測量程序中，以主軸頸中心為基準(zhǔn)的頂尖孔位置度存在較大偏差值的測量結(jié)果。但是相同工件Intra檢具上位置度的測量值卻要小很多。為了分析原因，我們仔細(xì)研究了檢具的測量定位方式以及加工機(jī)床上的加工定位方式。通過觀察以及制造工程師的相關(guān)介紹，發(fā)現(xiàn)檢具的定位方式（如圖3所示）與機(jī)床的定位方式完全相同，同時(shí)機(jī)床的加工坐標(biāo)也是按照檢具的檢測位置調(diào)整的（如圖4所示）。

圖3　Intra曲軸專用檢具定位方式

圖4　曲軸在三坐標(biāo)測量機(jī)上測量定位方式

由于定位方式的特殊性，發(fā)現(xiàn)無論實(shí)際毛坯主軸頸中心與加工的頂尖中心產(chǎn)生多大的偏離，檢具都無法檢測出來。原因分析如圖5所示。

圖5　專用檢具及機(jī)床定位原理圖

如圖5顯示了機(jī)床及檢具的定位原理：機(jī)床頂尖孔的加工位置以及檢具頂尖孔的檢測位置都是以直徑54 mm毛坯主軸頸為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。主軸頸的定位裝夾是以兩個(gè)相對的V型塊來實(shí)現(xiàn)，其中一個(gè)V型塊為定位塊，其位置是以Φ54 mm的主軸頸為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。另一V型塊為活動(dòng)端，輔助定位V型塊完成主軸頸的夾緊。因此，主軸頸的定位位置將主要由固定端的V型塊決定。

如圖5可以看出，基于此設(shè)計(jì)，當(dāng)主軸頸直徑接近標(biāo)準(zhǔn)直徑Φ54 mm時(shí)，加工的頂尖孔中心將接近主軸頸幾何中心位置。而當(dāng)主軸頸直徑偏離標(biāo)準(zhǔn)直徑較大時(shí)，頂尖孔中心將偏離主軸頸的幾何中心，如上圖中虛線定位狀態(tài)。直徑差異越大，偏心量也將越大。

由于檢具的定位方式與機(jī)床完全相同，因此這個(gè)偏心量在檢具上完全無法檢出。因?yàn)闄z具的頂尖中心檢測位置與加工機(jī)床的頂尖加工位置從設(shè)計(jì)上是一致的。

而三坐標(biāo)測量機(jī)則可以擺脫定位方式的影響（如圖4所示），完全準(zhǔn)確地測量出毛坯主軸頸的幾何中心位置，無論其直徑有多大的差異。因此在三坐標(biāo)測量機(jī)上可以比較客觀的測量出頂尖孔與主軸頸軸線的偏離狀態(tài)。

盡管在三坐標(biāo)測量機(jī)上可以通過程序設(shè)置模擬出檢具的檢測位置，但由于每根實(shí)際主軸頸狀態(tài)差異很大，加上主軸頸本身輪廓的影響，因此，這種模擬計(jì)算也不能完全匹配所有的曲軸。因此，我們也不建議在三坐標(biāo)測量機(jī)上模擬檢具測量結(jié)果。

3　結(jié)束語

三坐標(biāo)測量機(jī)與曲軸專用檢具測量結(jié)果的差異是由于兩者的測量方式及定位方式的不同引起的。三坐標(biāo)測量機(jī)較為準(zhǔn)確客觀地反映了曲軸頂尖孔中心與毛坯主軸頸幾何中心的同心度差異。而曲軸專用檢具由于其定位方式與曲軸加工定位方式相同，因此無法檢測出這種位置差異，但其測量結(jié)果仍然可以反映由于機(jī)床加工誤差引起的位置差異，因此仍具有參考意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］李明，費(fèi)麗娜.何坐標(biāo)測量技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

The Variation Analysis In The Crankshaft Measurement Between Coordinate Measuring Machine And Special Fixture

WEI Peng，LI Li
（SAIC-GM-Wuling Automobile Co.，Ltd，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Abstract：By comparing the way of measurement and positioning between coordinate measuring machine and special fixture，we can analyze the difference position in the crankshaft measurement.Through this way，we can find some guiding significance in the production.

Key words：coordinate measuring machine；special fixture；crankshaft measurement；variation

中圖分類號：TG87

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-545X（2016）03-0149-03

收稿日期：2015-12-06

作者簡介：韋鵬（1987-），男，廣西河池市人，本科，工程師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械工程自動(dòng)化。