第3代輪轂軸承凸緣與小內圈溝心距的快速檢測方法

朱微

(寧波江宸自動化裝備有限公司 技術中心，浙江 寧波 315324)

凸緣溝道與小內圈溝道中心之間的距離(溝心距)是第3代輪轂軸承關鍵的精度指標之一，對輪轂軸承單元裝配后的游隙值或負游隙值有著重要的影響。現有檢測儀器的局限性使得溝心距的檢測比較困難，裝配時一般不進行檢測，主要由機床精度或加工工藝保證，并通過試裝配保證軸承的游隙值或負游隙值。

采用傳統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。根據技術要求，進入主機廠進行配套的第3代輪轂軸承單元在裝配時必須進行溝心距的檢測。因此，設計了針對第3代輪轂軸承凸緣與小內圈溝心距的快速檢測裝置。

1 檢測方案

第3代輪轂軸承凸緣與小內圈組件如圖1所示，溝心距的檢測通常采用絕對測量法或相對比較測量法。絕對測量法采用高精度輪廓儀對溝心距進行絕對測量，主要用于計量室；相對比較測量法采用標準件校準精密量儀測筆的零位，測筆測值只是相對于標準件的偏差值，需通過計算得出溝心距的實際尺寸。

相對比較測量法主要用于裝配工序，其關鍵在于選定合適的測量基準及檢測裝置。

測量基準的選擇：(1)選擇輪轂軸承凸緣與小內圈組件的溝心圓弧Ri和凸緣的基準端面A，分別測出L1及L2，兩者之間的差值L即溝心距；(2)選擇凸緣與小內圈的溝心圓弧，直接測出溝心距L。根據輪轂軸承裝配技術要求，選擇第2種方案進行測量。

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

檢測裝置的選擇：(1)采用直線位移轉換，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構或直線軸承結構，這種方法測量準確，但是結構較復雜，調整不太方便。(2)采用帶上、下2個鉗口的開合機構，鉗口作剪刀式開合運動，鉗口上的標準測量棒直接貼合在溝心圓弧的弧面上，鉗口間測筆的示值為被檢測件溝心距與標準件溝心距的差值，通過系統計算得出被檢測件的溝心距。第2種機構采用雙通道檢測，每通道1只精密測筆，數值準確可靠，且易于更換易損件及整體機構，將其作為測量檢測裝置。

2 檢測裝置的設計

2.1 測量原理

根據上述檢測方案，設計檢測裝置的測量原理(圖2)為：將基準端面A放置在測量基座上，下測量棒貼合在凸緣溝道弧面上，通過開合氣缸使上測量棒貼合或離開小內圈溝道，固定板打開后的測筆示值即被測件溝心距與標準件溝心距的差值。

1—下測量棒；2—上測量棒；3—測筆；4—開合氣缸；5—上固定板；6—導向桿；7—下固定板；8—待測工件；9—測量基座

快速檢測的實現方法為：(1)測量基座及平移機構均固定于基準平臺上，測量機構固定于平移機構上，可水平方向移動；(2)上、下固定板上各有2個測量棒，2個測量棒內側距離比待測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調節螺桿進行調節，以使下測量棒與凸緣溝道緊密貼合；(4)開合氣缸的缸體固定于上固定板上，缸桿固定于下固定板上，測量力由氣缸施加;(5)將待測工件置于測量基座上，推動平移機構將測量機構插入待測工件中，打開固定板可測量待測工件的溝心距，閉合固定板可快速退出測量機構。

2.2 基本結構

設計的檢測裝置如圖3所示，具體調整和操作過程為：基準平臺置于檢測設備底板上，測量基座置于基準平臺上并放入標準件；各檢測部件裝于平移機構上，將平移機構前移，使測量機構插入標準件中，調整下測量棒的上下及水平位置；2個測量棒的上平面保證于同一水平面內，上下差值不超過2 μm；標準件校準測筆數值為0，循環放入待測工件進行檢測。

1—基準平臺；2—測量基座；3—待測工件；4—下固定板；5—精密量儀測筆；6—上固定板；7—導向桿；8—開合氣缸；9—調節螺桿；10—平移機構；11—上測量棒；12—下測量棒

2.3 影響因素分析

采用上述測量裝置進行溝心距檢測時，影響測量精度的因素主要有：

(1)氣缸的氣壓。檢測機構通過氣缸將固定板打開，上、下測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，測量值越接近于真實值；拉力越小，檢測值誤差越大。因此，氣壓對檢測數據的影響很大，對于合套后零件的游隙值及負游隙值有著重要影響，必須添加調壓機構，以保證氣壓穩定。

(2)凸緣溝心圓弧面相對于基準端面的跳動。當跳動誤差大于0.03 mm時，測筆檢測的數值誤差較大。

3 檢測結果及分析

利用該檢測裝置檢測了5件產品，并在計量室用高精度輪廓儀進行對比鑒定，結果見表1。

表1 檢測計量結果對比 μm

由表1可知，該檢測裝置的測量偏差值較小，誤差在允許范圍之內。隨后進行了多次測量并重復驗證，重復精度見表2。結果表明，該溝心距檢測裝置合理，檢測方法有效，能夠滿足實際測量的需要。

表2 重復性檢測結果 μm

4 結束語

通過對第3代輪轂軸承凸緣與小內圈溝心距快速檢測裝置的方案分析、裝置設計和檢測結果對比，驗證了該檢測裝置的有效性，解決了第3代輪轂軸承合套前凸緣與小內圈溝心距的快速檢測問題，為組件分選機的研制奠定了基礎。