秦荣斌 黄锋 聂荣兵 王飞翔

摘要：车轴是铁路机车、车辆走行部轮轴系统的重要组成部分，制作进度要求非常高，对于尺寸检测方面就非常关键，使用三坐标自动检测车轴尺寸方式，对车轴高精度尺寸检测、高效率生产的一种方式探讨。

关键词：三坐标;车轴;自动检测

1、前言

车轴是铁路机车、车辆走行部轮轴系统的重要组成部分，是铁路机车、车辆走行部最重要的部件之一。列车在运行的过程中，列车上的车轴旋转很快，如果制造精度不够，可能会导车轴的磨损及疲劳，在严重的时候甚至会引发特大事故，所以在车轴的质量检测工作尤为重要。

2、问题的提出

目前车轴的测量都是手工测量。这样主要存在以下问题：1、手工测量时在测量过程中量具会导致车轴不同程度的损伤，影响尺寸精度。2、手工测量会由于检测人员的检测方式、手感及精神状态不同等而导致不同的测量误差。3、检测完之后，还需要将测量结果记录到纸质文档中，使得检测效率会慢很多。

其实，目前车轴尺寸的测量方法探索有很多，可分为机械测量法、气动法、超声法、光学检测法等，传统的机械测量法是利用机械式测量工具利用直尺、游标卡尺、千分尺等工具进行机械接触式测量方法，容易使零件表面发生损伤或变形。但是这些方法不是精度不够高，就是太过专一，仅适用于一种型号的车轴，如果更换轴型会很繁琐，不利于现在的多品种车轴生产。

3、解决方式

为提高车轴的产品质量及质量稳定性，在此探讨车轴使用三坐标自动检测的方法。

三坐标测量机，它能在一个立体空间范围内，能够测量工件的几何形状、长度及圆周分度等的仪器。三坐标能测量尺寸的点、面、圆、线、球、圆锥、圆柱;形位公差包括圆柱度、直线度、垂直度、圆度、平行度、同心度、位置度等。同时，三坐标的检测精度达到（2.4+L/357）mm，由此看出三坐标的功能和检测精度完全能满足车轴各部位的尺寸检测。

但在国内车轴加工单位很少使用三坐标测量，主要存在以下几个原因：1、受场地限制，三坐标检测需要恒温，需要建立专门的恒温室;2、检测效率慢，影响生产节拍。

三坐标测量机目前使用大多数都是在实验室或计量室里使用，三坐标测量机精度受温度影响很大，因此测量时，测量工件和三坐标设备必须要恒温一定的时间，要解决该问题需要建立一个恒温房。

车轴的恒温房建立，一般会觉得需要场地很大，这也是加工单位不想在现场使用的主要原因之一。为节省产地，有两种方案，一种手动操作的，将车轴放在车轴专用的转运架上，然后转运架跺起，测量的时候再手动吊到三坐标上进行检测，这样同样大小场地，存放车轴的数量会增倍，以减少场地，如下图1，所占场地14m×8m左右的场地，转运架跺两层可以存放30根轴，最多跺3层，因此最多可以存放45根車轴。

另一种使用车轴智能存放库自动存放，这种方式可以实现全部自动化，将车轴放入输送线上，车轴自动传至车轴智能库中，检测时自动将车轴传输至三坐标上进行检测，然后自动将车轴传出，检测完后的车轴和未检测的车轴也可以自动识别，如图2，使用场地15m×8m，可以存放54根车轴。

两种方式各有优劣，第一种方式造价相对低，但比较灵活，换不同型号的车轴产品检测时很快，也可以检测轴以外的一些产品;第二种检测方式比较单一只能检测车轴产品，且更换轴型时如果需要调整一些传输位置或定位位置会需要一定的时间。

三坐标检测设备检测的效率是根据检测的尺寸相关的，如位置度、对称度等形位公差测量需要的时间长，直接测量的几何尺寸，如长度、直径等需要时间很短。车轴的关键尺寸主要是轴颈、防尘座、轮座以及齿轮座的直径和长度轴间距车轴全长、轴颈长度，如果只测量以上的几个尺寸检测效率还是比较快，需要测量车轴全部尺寸检测效率就比较慢，根据使用情况，只检测车轴的关键尺寸，检测时间约6.5分钟，检测车轴的全部尺寸检测，时间约35分钟。

总体来说，三坐标测量的精度及灵活性还是比目前国内的一些车轴专用检测设备高，这样能实现车轴批量检测的一种方式，以供参考。

参考文献

[1]倪萍，三坐标测量机（CMM）课程Mitutoyo基础篇[Z].

[2]孔庆玲，李宗山，肖志勇.浅析三坐标测量机的使用与维护[J].

[3]谢骐.基于三坐标测量机的数据采集技术[J].

[4]秦玉红，王磊，黄元庆.三坐标测量机零件位置自动识别系统的实现[J].