球頭桿長度測量儀的設計

摘 要 文章論述了球頭桿長度測量方法存在的弊端，提出了改進測量方法的必要性，介紹了自制測量儀一次測量球頭桿兩個長度尺寸的工作原理，通過測量儀結構簡圖說明了其工作過程，達到降低勞動強度，提高檢測效率的效果。

關鍵詞 球頭桿；測量現(xiàn)狀；等臂杠桿機構；工作效率；測量儀

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0016-02

1 概述

球頭桿端關節(jié)軸承是汽車轉向拉桿和轉向節(jié)臂的重要連接件，也是汽車轉向系統(tǒng)中關鍵部件之一。其強度和可靠性直接關系到汽車操控的穩(wěn)定性，行駛的平順性、舒適性、安全性，以及汽車正確、準確的行駛方向。常見的球頭桿端關節(jié)軸承有單桿形、直桿形、彎桿形等三種形式，其結構一般由球頭座、球頭桿及防塵罩等組成。

球頭桿是球頭桿端關節(jié)軸承重要組成部分，其兩端到扳手位端面的距離是一個重要的技術參數(shù)，在零件檢中屬于全檢項目，它是關系到產(chǎn)品質量的重要的因素，因此如何提高測量準確性，降低檢測人員的勞動強度，成為企業(yè)急待解決的問題。

2 產(chǎn)品技術要求與測量現(xiàn)狀

公司開發(fā)的球頭桿有大小不同的多種規(guī)格，如圖1為其中一種球頭桿及螺桿示意圖。產(chǎn)品機加工工藝過程為分別加工螺桿與鋼球，然后通過摩擦焊把螺桿與鋼球焊接成形。螺桿焊接前要求保證螺紋底部到扳手位端面距離，即要控制L1距離；還要保證螺桿頂部到扳手位端面距離，即要控制L2距離，以控制螺桿與鋼球焊接時的熔深。螺桿與鋼球焊接后要求保證鋼球頂部到扳手位端面距離，即要控制L2距離。通過分別控制L1與L2的尺寸，達到控制總長的目的。

圖1

原有測量方法中L1是通過游標卡尺深度尺測量的，如圖2所示。L2是采用長短腳游標卡尺外量爪測量的，如圖3所示。由于φd與φD直徑相差不大，且采用圓角過渡，因而端面尺寸較小，游標卡尺深度尺端面或短外量爪端面往往很難平穩(wěn)貼緊扳手位端面，即使能平穩(wěn)貼緊端面，游標卡尺的尺身端面或長外量爪端面也不好貼緊螺紋底部端面，造成游標卡尺傾斜，導致測量誤差的存在。由于上述問題的存在，要準確測量L1和L2尺寸，花費的測量時間較長，這無形中增加了工作量，降低了檢測效率，提高了檢驗成本。隨著球頭桿的品種增多和產(chǎn)量加大，能否實現(xiàn)一次的準確測量L1與L2尺寸，從而達到了提高檢測效率，降低檢驗成本的目的，成為企業(yè)急需解決的一道問題。為滿足生產(chǎn)現(xiàn)場大批量生產(chǎn)的需求，需要設計、制造一種專用測量儀來對其進行檢測。

圖2

圖3

3 測量儀的測量原理

通過分析產(chǎn)品圖及加工工藝，測量儀設計思路如下。

球頭桿平行插入帶缺口的定位套筒內，利用扳手位端面定位，且避開圓角過渡處，如圖4所示，兩個指示儀表分別測在鋼球頂部和螺桿底部，通過與標準件比對測量，從兩個指示儀表就可得出L1與L2長度尺寸相對標準件長度尺寸的偏差值?？紤]測量習慣和測量手勢，球頭桿按豎直方向定位，兩個指示儀表也按豎直方向安裝，如圖5為實現(xiàn)其測量的原理圖。測量鋼球頂部的指示儀表，可直接固定在儀器上；測量螺紋底部的指示儀表，需要通過機構的轉化，達到豎直方向安裝。

圖4

圖5

4 測量儀的結構

為實現(xiàn)圖5所示的測量原理，設計的測量儀如圖6所示。

儀器主要由以下幾個部分組成：基礎裝置（工作臺、儀器腳等）；杠桿機構（等臂杠桿、滾動軸承、芯軸等）；儀表固定座；可移動儀表夾持座；工件定位座及其支承座等組成。

圖6

球頭桿平行插入工件定位座內，通過扳手位端面定位。調整可移動儀表夾持座的上下高度，使指示儀表測頭測到球頭桿鋼球頂部，通過與標準件比對測量，此時指示儀表所顯示的值即為球頭桿鋼球頂部到扳手位端面距離相對標準件長度尺寸的偏差值。通過設計工件定位套的軸肩寬度，使螺紋底部一端與等臂杠桿一端相連，且確保杠桿大致處于水平方向，在滾動軸承的作用下，傳遞到與杠桿的另一端相連的指示儀表上，通過與標準件比對測量，此時指示儀表所顯示的值即為螺紋底部到扳手位端面距離相對標準件長度尺寸的偏差值。為保證上、下工件方便，把工件定位座設計成帶缺口形狀，缺口朝前；為測量不同螺紋外徑尺寸的球頭桿，把工件定位座設計成可更換的不同尺寸規(guī)格，工件定位座及其支承座可以上下調整；為測量不同長度尺寸的球頭桿，把儀表夾持座設計成可上下可調整，通過這樣的設計，可滿足對不同的規(guī)格、尺寸的球頭桿的測量。

5 測量誤差分析

儀器制造完成后，我們分別用三坐標測量機和本儀器測量10個球頭桿（表中L1、L2為相對標準件尺寸的偏差值），表1為驗證數(shù)據(jù)。

從表1的測量數(shù)據(jù)可以看出，用三坐標測量機測量與用本測量儀測量的數(shù)據(jù)測量精度、重復精度小于0.004 mm左右，對于公差范圍小于0.1 mm產(chǎn)品來說的測量遠遠滿足要求。綜上，該測量儀完全可以滿足產(chǎn)品測量要求。

6 檢測效率比較

經(jīng)過現(xiàn)場生產(chǎn)的實際應用，本測量儀可降低檢驗人員的勞動強度，并且較用游標卡尺測量提高檢測效率達近10倍（游標卡尺測量30～40秒/件，本測量儀3～5秒/件）。

7 結束語

該測量儀解決了采用原有檢測方法時檢測精度差、檢驗人員勞動強度大的問題。

該測量儀檢測效率比原有檢測方法提高近10倍，并且可以對同系列不同規(guī)格的軸承進行檢測，滿足批量生產(chǎn)的要求。

因此，該測量儀的設計是成功的。

參考文獻

[1]林本武.XJ-50型擺角測量儀的試驗研究[J].糧油加工與食品機械，1980（08）.

[2]賈錫君.自制光電深孔測量儀[J].云南冶金，1980（05）.

[3]戚克讓.CZ-1型沖擊測量儀研制成功[J].計量技術，1980（01）.

作者簡介

陳溪源（1971-），男，福建漳州人，工程師，大學?？疲F(xiàn)供職于福建龍溪軸承（集團）股份有限公司，主要從事關節(jié)軸承檢測技術及工裝設計。endprint

摘 要 文章論述了球頭桿長度測量方法存在的弊端，提出了改進測量方法的必要性，介紹了自制測量儀一次測量球頭桿兩個長度尺寸的工作原理，通過測量儀結構簡圖說明了其工作過程，達到降低勞動強度，提高檢測效率的效果。

關鍵詞 球頭桿；測量現(xiàn)狀；等臂杠桿機構；工作效率；測量儀

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0016-02

1 概述

球頭桿端關節(jié)軸承是汽車轉向拉桿和轉向節(jié)臂的重要連接件，也是汽車轉向系統(tǒng)中關鍵部件之一。其強度和可靠性直接關系到汽車操控的穩(wěn)定性，行駛的平順性、舒適性、安全性，以及汽車正確、準確的行駛方向。常見的球頭桿端關節(jié)軸承有單桿形、直桿形、彎桿形等三種形式，其結構一般由球頭座、球頭桿及防塵罩等組成。

球頭桿是球頭桿端關節(jié)軸承重要組成部分，其兩端到扳手位端面的距離是一個重要的技術參數(shù)，在零件檢中屬于全檢項目，它是關系到產(chǎn)品質量的重要的因素，因此如何提高測量準確性，降低檢測人員的勞動強度，成為企業(yè)急待解決的問題。

2 產(chǎn)品技術要求與測量現(xiàn)狀

公司開發(fā)的球頭桿有大小不同的多種規(guī)格，如圖1為其中一種球頭桿及螺桿示意圖。產(chǎn)品機加工工藝過程為分別加工螺桿與鋼球，然后通過摩擦焊把螺桿與鋼球焊接成形。螺桿焊接前要求保證螺紋底部到扳手位端面距離，即要控制L1距離；還要保證螺桿頂部到扳手位端面距離，即要控制L2距離，以控制螺桿與鋼球焊接時的熔深。螺桿與鋼球焊接后要求保證鋼球頂部到扳手位端面距離，即要控制L2距離。通過分別控制L1與L2的尺寸，達到控制總長的目的。

圖1

原有測量方法中L1是通過游標卡尺深度尺測量的，如圖2所示。L2是采用長短腳游標卡尺外量爪測量的，如圖3所示。由于φd與φD直徑相差不大，且采用圓角過渡，因而端面尺寸較小，游標卡尺深度尺端面或短外量爪端面往往很難平穩(wěn)貼緊扳手位端面，即使能平穩(wěn)貼緊端面，游標卡尺的尺身端面或長外量爪端面也不好貼緊螺紋底部端面，造成游標卡尺傾斜，導致測量誤差的存在。由于上述問題的存在，要準確測量L1和L2尺寸，花費的測量時間較長，這無形中增加了工作量，降低了檢測效率，提高了檢驗成本。隨著球頭桿的品種增多和產(chǎn)量加大，能否實現(xiàn)一次的準確測量L1與L2尺寸，從而達到了提高檢測效率，降低檢驗成本的目的，成為企業(yè)急需解決的一道問題。為滿足生產(chǎn)現(xiàn)場大批量生產(chǎn)的需求，需要設計、制造一種專用測量儀來對其進行檢測。

圖2

圖3

3 測量儀的測量原理

通過分析產(chǎn)品圖及加工工藝，測量儀設計思路如下。

球頭桿平行插入帶缺口的定位套筒內，利用扳手位端面定位，且避開圓角過渡處，如圖4所示，兩個指示儀表分別測在鋼球頂部和螺桿底部，通過與標準件比對測量，從兩個指示儀表就可得出L1與L2長度尺寸相對標準件長度尺寸的偏差值?？紤]測量習慣和測量手勢，球頭桿按豎直方向定位，兩個指示儀表也按豎直方向安裝，如圖5為實現(xiàn)其測量的原理圖。測量鋼球頂部的指示儀表，可直接固定在儀器上；測量螺紋底部的指示儀表，需要通過機構的轉化，達到豎直方向安裝。

圖4

圖5

4 測量儀的結構

為實現(xiàn)圖5所示的測量原理，設計的測量儀如圖6所示。

儀器主要由以下幾個部分組成：基礎裝置（工作臺、儀器腳等）；杠桿機構（等臂杠桿、滾動軸承、芯軸等）；儀表固定座；可移動儀表夾持座；工件定位座及其支承座等組成。

圖6

球頭桿平行插入工件定位座內，通過扳手位端面定位。調整可移動儀表夾持座的上下高度，使指示儀表測頭測到球頭桿鋼球頂部，通過與標準件比對測量，此時指示儀表所顯示的值即為球頭桿鋼球頂部到扳手位端面距離相對標準件長度尺寸的偏差值。通過設計工件定位套的軸肩寬度，使螺紋底部一端與等臂杠桿一端相連，且確保杠桿大致處于水平方向，在滾動軸承的作用下，傳遞到與杠桿的另一端相連的指示儀表上，通過與標準件比對測量，此時指示儀表所顯示的值即為螺紋底部到扳手位端面距離相對標準件長度尺寸的偏差值。為保證上、下工件方便，把工件定位座設計成帶缺口形狀，缺口朝前；為測量不同螺紋外徑尺寸的球頭桿，把工件定位座設計成可更換的不同尺寸規(guī)格，工件定位座及其支承座可以上下調整；為測量不同長度尺寸的球頭桿，把儀表夾持座設計成可上下可調整，通過這樣的設計，可滿足對不同的規(guī)格、尺寸的球頭桿的測量。

5 測量誤差分析

儀器制造完成后，我們分別用三坐標測量機和本儀器測量10個球頭桿（表中L1、L2為相對標準件尺寸的偏差值），表1為驗證數(shù)據(jù)。

從表1的測量數(shù)據(jù)可以看出，用三坐標測量機測量與用本測量儀測量的數(shù)據(jù)測量精度、重復精度小于0.004 mm左右，對于公差范圍小于0.1 mm產(chǎn)品來說的測量遠遠滿足要求。綜上，該測量儀完全可以滿足產(chǎn)品測量要求。

6 檢測效率比較

經(jīng)過現(xiàn)場生產(chǎn)的實際應用，本測量儀可降低檢驗人員的勞動強度，并且較用游標卡尺測量提高檢測效率達近10倍（游標卡尺測量30～40秒/件，本測量儀3～5秒/件）。

7 結束語

該測量儀解決了采用原有檢測方法時檢測精度差、檢驗人員勞動強度大的問題。

該測量儀檢測效率比原有檢測方法提高近10倍，并且可以對同系列不同規(guī)格的軸承進行檢測，滿足批量生產(chǎn)的要求。

因此，該測量儀的設計是成功的。

參考文獻

[1]林本武.XJ-50型擺角測量儀的試驗研究[J].糧油加工與食品機械，1980（08）.

[2]賈錫君.自制光電深孔測量儀[J].云南冶金，1980（05）.

[3]戚克讓.CZ-1型沖擊測量儀研制成功[J].計量技術，1980（01）.

作者簡介

陳溪源（1971-），男，福建漳州人，工程師，大學?？疲F(xiàn)供職于福建龍溪軸承（集團）股份有限公司，主要從事關節(jié)軸承檢測技術及工裝設計。endprint

摘 要 文章論述了球頭桿長度測量方法存在的弊端，提出了改進測量方法的必要性，介紹了自制測量儀一次測量球頭桿兩個長度尺寸的工作原理，通過測量儀結構簡圖說明了其工作過程，達到降低勞動強度，提高檢測效率的效果。

關鍵詞 球頭桿；測量現(xiàn)狀；等臂杠桿機構；工作效率；測量儀

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0016-02

1 概述

球頭桿端關節(jié)軸承是汽車轉向拉桿和轉向節(jié)臂的重要連接件，也是汽車轉向系統(tǒng)中關鍵部件之一。其強度和可靠性直接關系到汽車操控的穩(wěn)定性，行駛的平順性、舒適性、安全性，以及汽車正確、準確的行駛方向。常見的球頭桿端關節(jié)軸承有單桿形、直桿形、彎桿形等三種形式，其結構一般由球頭座、球頭桿及防塵罩等組成。

球頭桿是球頭桿端關節(jié)軸承重要組成部分，其兩端到扳手位端面的距離是一個重要的技術參數(shù)，在零件檢中屬于全檢項目，它是關系到產(chǎn)品質量的重要的因素，因此如何提高測量準確性，降低檢測人員的勞動強度，成為企業(yè)急待解決的問題。

2 產(chǎn)品技術要求與測量現(xiàn)狀

公司開發(fā)的球頭桿有大小不同的多種規(guī)格，如圖1為其中一種球頭桿及螺桿示意圖。產(chǎn)品機加工工藝過程為分別加工螺桿與鋼球，然后通過摩擦焊把螺桿與鋼球焊接成形。螺桿焊接前要求保證螺紋底部到扳手位端面距離，即要控制L1距離；還要保證螺桿頂部到扳手位端面距離，即要控制L2距離，以控制螺桿與鋼球焊接時的熔深。螺桿與鋼球焊接后要求保證鋼球頂部到扳手位端面距離，即要控制L2距離。通過分別控制L1與L2的尺寸，達到控制總長的目的。

圖1

原有測量方法中L1是通過游標卡尺深度尺測量的，如圖2所示。L2是采用長短腳游標卡尺外量爪測量的，如圖3所示。由于φd與φD直徑相差不大，且采用圓角過渡，因而端面尺寸較小，游標卡尺深度尺端面或短外量爪端面往往很難平穩(wěn)貼緊扳手位端面，即使能平穩(wěn)貼緊端面，游標卡尺的尺身端面或長外量爪端面也不好貼緊螺紋底部端面，造成游標卡尺傾斜，導致測量誤差的存在。由于上述問題的存在，要準確測量L1和L2尺寸，花費的測量時間較長，這無形中增加了工作量，降低了檢測效率，提高了檢驗成本。隨著球頭桿的品種增多和產(chǎn)量加大，能否實現(xiàn)一次的準確測量L1與L2尺寸，從而達到了提高檢測效率，降低檢驗成本的目的，成為企業(yè)急需解決的一道問題。為滿足生產(chǎn)現(xiàn)場大批量生產(chǎn)的需求，需要設計、制造一種專用測量儀來對其進行檢測。

圖2

圖3

3 測量儀的測量原理

通過分析產(chǎn)品圖及加工工藝，測量儀設計思路如下。

球頭桿平行插入帶缺口的定位套筒內，利用扳手位端面定位，且避開圓角過渡處，如圖4所示，兩個指示儀表分別測在鋼球頂部和螺桿底部，通過與標準件比對測量，從兩個指示儀表就可得出L1與L2長度尺寸相對標準件長度尺寸的偏差值?？紤]測量習慣和測量手勢，球頭桿按豎直方向定位，兩個指示儀表也按豎直方向安裝，如圖5為實現(xiàn)其測量的原理圖。測量鋼球頂部的指示儀表，可直接固定在儀器上；測量螺紋底部的指示儀表，需要通過機構的轉化，達到豎直方向安裝。

圖4

圖5

4 測量儀的結構

為實現(xiàn)圖5所示的測量原理，設計的測量儀如圖6所示。

儀器主要由以下幾個部分組成：基礎裝置（工作臺、儀器腳等）；杠桿機構（等臂杠桿、滾動軸承、芯軸等）；儀表固定座；可移動儀表夾持座；工件定位座及其支承座等組成。

圖6

球頭桿平行插入工件定位座內，通過扳手位端面定位。調整可移動儀表夾持座的上下高度，使指示儀表測頭測到球頭桿鋼球頂部，通過與標準件比對測量，此時指示儀表所顯示的值即為球頭桿鋼球頂部到扳手位端面距離相對標準件長度尺寸的偏差值。通過設計工件定位套的軸肩寬度，使螺紋底部一端與等臂杠桿一端相連，且確保杠桿大致處于水平方向，在滾動軸承的作用下，傳遞到與杠桿的另一端相連的指示儀表上，通過與標準件比對測量，此時指示儀表所顯示的值即為螺紋底部到扳手位端面距離相對標準件長度尺寸的偏差值。為保證上、下工件方便，把工件定位座設計成帶缺口形狀，缺口朝前；為測量不同螺紋外徑尺寸的球頭桿，把工件定位座設計成可更換的不同尺寸規(guī)格，工件定位座及其支承座可以上下調整；為測量不同長度尺寸的球頭桿，把儀表夾持座設計成可上下可調整，通過這樣的設計，可滿足對不同的規(guī)格、尺寸的球頭桿的測量。

5 測量誤差分析

儀器制造完成后，我們分別用三坐標測量機和本儀器測量10個球頭桿（表中L1、L2為相對標準件尺寸的偏差值），表1為驗證數(shù)據(jù)。

從表1的測量數(shù)據(jù)可以看出，用三坐標測量機測量與用本測量儀測量的數(shù)據(jù)測量精度、重復精度小于0.004 mm左右，對于公差范圍小于0.1 mm產(chǎn)品來說的測量遠遠滿足要求。綜上，該測量儀完全可以滿足產(chǎn)品測量要求。

6 檢測效率比較

經(jīng)過現(xiàn)場生產(chǎn)的實際應用，本測量儀可降低檢驗人員的勞動強度，并且較用游標卡尺測量提高檢測效率達近10倍（游標卡尺測量30～40秒/件，本測量儀3～5秒/件）。

7 結束語

該測量儀解決了采用原有檢測方法時檢測精度差、檢驗人員勞動強度大的問題。

該測量儀檢測效率比原有檢測方法提高近10倍，并且可以對同系列不同規(guī)格的軸承進行檢測，滿足批量生產(chǎn)的要求。

因此，該測量儀的設計是成功的。

參考文獻

[1]林本武.XJ-50型擺角測量儀的試驗研究[J].糧油加工與食品機械，1980（08）.

[2]賈錫君.自制光電深孔測量儀[J].云南冶金，1980（05）.

[3]戚克讓.CZ-1型沖擊測量儀研制成功[J].計量技術，1980（01）.

作者簡介

陳溪源（1971-），男，福建漳州人，工程師，大學專科，現(xiàn)供職于福建龍溪軸承（集團）股份有限公司，主要從事關節(jié)軸承檢測技術及工裝設計。endprint