陈 红

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710119）

关于汽车变速箱壳体位置度测量的分析探讨

陈 红

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710119）

为更好地实现零部件加工的工艺符合性，提升变速器质量，对变速器主要零部件壳体位置度测量的准确性和效率已成为检测过程的重要环节。本文通过比较两种检测方法的优劣，重点探讨如何提高三坐标测量的精度和效率，提出的方法建议供大家参考。

三坐标测量机；位置度；基准；策略

CLC NO.:U467.3Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-03-02

引言

壳体是汽车变速箱的重要组成部分，承载着齿轮与轴类零件的装配、传动与包纳，负责有效连接发动机与操纵装置、气路装置、油路装置和传感器装置等等。壳体零件上负责装配连接的孔系位置度是非常重要的技术参数，它直接影响着整个变速箱的可靠性，对变速箱的工作精度、平稳性、耐磨性、联接强度以及密封性能都会产生影响，也影响整车的质量。因此，准确快速的检测壳体类零件的位置度对保证我公司零件和变速箱的质量，提升壳体类零件的工艺符合性具有重要意义。

1、目前检测壳体位置度的常用方法

目前对壳体孔系的位置度误差的测量方法一般有两种:一是综合量规检测法，二是坐标机测量法。

1.1 综合量规检测法

综合量规是一个综合检具，由定位装置、夹紧装置、测量装置和辅助装置组成，原理是模拟零件的装配使用，若装好夹紧后，测量销可自由通过，即可判定合格。综合量规是用于壳体加工孔系位置度的定性检验，不能得出被测要素的实际尺寸和形位误差的大小。没有具体的数据，也无法指导生产现场的加工调试。随着科学技术的不断发展，综合检具已经向气动测量仪、电子测量仪方向发展，能够满足各种零件的测量，出具测量数据和统计分析。但综合量仪只能对单一产品进行检测，结构精密且相对复杂，有一定的局限性，不能够适应产品多样化、不断升级换代以满足市场形势的需求。

1.2 坐标机测量法

三坐标检测法可定量检测孔系的位置度误差；可监控产品质量，判定产品合格与否；可调整生产设备，指导生产现场的加工中心进行调试；可监控生产过程，能够提供过程参数检测以确定生产过程的修正值。三坐标测量机灵活性强，复杂简单的零件都可以测量，编程之后可自动运行测量程序，方便且精度高。从我公司提升产品质量、对标国际的角度来看，三坐标测量法更符合高精度壳体零件检测的要求。下面重点对三坐标测量机在测量壳体位置度方面进行分析探讨。

2、三坐标准确测量位置度过程的要点分析

2.1 仔细分析图纸，明确测量要求，找准基准

完成对壳体零件图纸的准确解读，详细、全面地了解图纸的每一个细节，明确测量要求。准确寻找测量基准，查看测量特征的类型、特点，确认合理的测量顺序，选择正确的测量方式。在评定位置度误差时，基准必不可少。基准的选择由设计来完成，根据零件在变速箱上的安装位置、作用、结构特点以及加工和检测要求来考虑。从测量的角度来讲，基准要素通常应具有较高的形状精度，它的长度、面积、刚度应满足要求。设计、工艺、测量三者基准应一致，出现工艺基准在加工过程中被破坏时，建议改变为零件的最终装配基准。

2.2 采集被测元素，构建坐标系

三坐标采集元素时应根据装配实际情况选择拟合元素策略，目前有以下几种:最小外接圆法、最大内切圆法、最小二乘法、最小区域法等。虽然最小二乘法在三坐标测量机中运用最广泛，可在对孔轴进行形状位置误差判定时，必须要考虑孔、轴的装配使用情况，是否存配合密封等因素。为符合光滑尺寸验收的原则，若孔和轴存在装配关系时，孔需用最大内切参考圆拟合，轴需要用最小外接参考圆拟合。这样可避免用最小二乘圆拟合出来的直径与位置偏差。在构建基准坐标系时，应注意坐标系的建立、平移和旋转，使得测量结果尽可能靠近“定位最小区域准则”——最小条件。许多情况下，可对基准坐标系进行平移、旋转，来优化测量结果，满足设计图纸和工艺的要求。

2.3 对图纸要求被测元素进行位置度评定

建立基准坐标系，采集完被测元素之后对其进行位置度评定，需注意以下几个方面:

（1）对于薄壁孔，一般在孔的中截面采集元素拟合成圆评定位置度。对于较深的孔，用评定圆柱的位置度替代圆。深孔位置度不仅包含位置度误差、形状误差，还包含了垂直度误差。若是圆柱轴向偏离，也会影响最终的装配使用，仅仅测量一个圆评定位置度是不全面的，检测结果并不能完全反映此孔的真实情况。

（2）当图纸工艺要求位置度的三个基准并未完全给出，换不同的坐标系可得到不同的测量结果的情况下，应使用最佳拟合法进行坐标系的平移旋转计算，经过多次最小二乘法拟合计算，得出的结果才符合图纸工艺的设计要求。

（3）对于有最大实体要求的位置度，应准确测量直径而后进行计算补偿。对于有延伸公差带要求的，应包含延伸长度评价位置度。对于带角度的孔的测量，应合理选取投影平面，以保证投影点的准确有效。对于螺纹孔的测量，应在扫描策略中设置按螺距扫描，这样才能准确测量出螺纹孔的位置度。

3、提高测量检测精度及效率的方法分析

提高三坐标这种高精度测量设备的测量准确性和检测效率，可从以下几个方面入手:

3.1 测量策略的改进

测量前保证零件的清洁并恒温2小时，若恒温时间不允许，最好使用温度传感器对被测零件进行温度补偿。放置时应选择阿贝误差最小的位置，避免将不必要的误差带入到测量结果中。优化测量程序，在测量之前考虑测头的选择和探针组合，减少更换测针的次数，固定探针库位，固化测量程序，保证不同的操作者使用相同的测量流程而得到尽可能接近的测量结果减少人为误差。若采用触发采点方式，应设计好测量点的数量和采点布局。依据工件材料，设定适合的测量力与扫描速度。

3.2 设备操作者及测量工艺水平的提升

应加强对三坐标操作人员技术能力的提高，以培训、交流、学习等多种方式提升业务水平，尽可能将仪器有效利用。针对复杂壳体零件，设计专用夹具，使得零件摆放位置每次都固定一致，可直接自动运行三坐标测量程序，节省时间、提高效率。每周对探针进行校准，保证球形探针得到准确的半径补偿。测针配置尽可能避免过多的螺纹连接，这样能够增强测针的稳定性。根据实际所测零件的状态选择合适的测针，尽量使用短而稳定的测针，测量角度的调整尽可能与被测元素匹配，并确保测针的选择适合设备的测力要求。

3.3 测量设备性能的长期稳定

重视三坐标的日常维护保养，定期清理过滤器中的水油杂质，保持压缩空气干净稳定。每天清洁测量机导轨及工作台表面，防止碰伤。定期擦拭光栅尺，使用量块、环规、标准球、高精度角尺等标准器检查仪器精度。若有偏差，及时修复。如有需要，可增加仪器功能模块来提升仪器性能。

3.4 计量室的环境条件相对恒定

控制计量室的温度，保持在设备要求的20℃±2℃范围内，温度时间梯度与空间梯度变化较小，有效防止由于温度造成的变形问题，保证测量精度。湿度通常会对三坐标测量机的机械运动和导向装置产生影响，过高湿度会导致机器表面、光栅和电机凝结水分，增加设备故障率，降低使用寿命，所以湿度应控制在40%-60%之间。加强计量室的日常管理，制定出入门管理、零件测量管理等制度，最大程度减少温度、湿度、震动、油污、灰尘对测量结果造成的影响。

4、结论

近年来，随着工业现代化的快速发展，汽车行业对零部件制造的精确度、产品质量和互换性提出了更高的要求，使得机械检测的作用与地位愈加重要，三坐标测量机的使用也越来越广泛。关于壳体位置度的测量本问还有很多方面未有涉猎，仅提出一点浅见，供大家参考。

[1] 梁国明.长度计量人员实用手册[M].北京:国防工业出版社，2000.4.

[2] 薛彦成.公差配合与技术测量[M].北京:机械工业出版社，1999.10.

[3] 叶宗茂.位置度的三坐标测量方法[J].汽车工艺与材料，2005（4）.

True position measurement analysis &discussion for Auto transmission housing

Chen Hong
( Shaanxi Fast Gear Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710119 )

In order to realize the manufacturing conformance of piece-parts, and improve the transmission performance, the accuracy and efficiency become very important segment during the true position measurement for transmission housing. We compared the advantages & disadvantages of two different methods, emphasizing on how to improve the precision & efficiency of CMM, provided suggestions for people to refer to.

CMM; True position; Datum; Strategy

U467.3

A

1671-7988(2015)07-03-02

陈红，工程师，就职于陕西法士特齿轮有限公司，从事计量检测技术工作。