差速器壳体内球径测量检具设计

袁小江

（江苏无锡科技职业学院中德机电学院，江苏无锡214028）

某汽车零件（差速器壳体），如图1所示。差速器壳体零件的内球面半径尺寸SR57.96±0.048 mm，其装配的精度要求较高；内球面的球心位置也有较高的要求，其位置度公差为φ0.076 mm（相对于零件的A基准和B基准），所以在工件的加工过程中需要进行一定比例的抽样检测以控制工件的加工精度。

1 测量方法分析

差速器壳体零件的被测尺寸为内球面的半径尺寸及其球心点的位置度误差。本工序下的测量基准为端面基准B，及内孔基准φ39.85mm为A基准。工件不规则的内球径的测量比较困难，通常没有标准的测量工具，同时要考虑测量的准确性，需要在被测范围内均布测量点。工件的被检测部位位于工件B基准的端面上，为了测量的简单、方便需要将工件测量时如图1所示放置，由于A基准部位的端面尺寸比较小，易影响测量结果，所以考虑采用一个底座，把工件稳固地放置在底座上再进行测量，以减小测量的误差。检具的结构设计如图2所示。

2 检具结构分析

检具结构如图2所示。测量时，采用底板5、定位套3、支承4等零件作为被测工件的安放座，用被测工件的小端外圆柱面尺寸φ57.95±0.25 mm与定位套的内孔进行间隙配合定位，同时用安放座的工件支承4来支撑被测工件的几个小台阶平面，工件放置好后进行测量。检具设计中，为了保证测量结果的准确性，测量取点的数量和位置需要在测量面上均布测点，由于被测要素是球面，所以要求测量时测量头要沿着球半径的轨迹进行运动测量；为了解决这一难题，设计了基准柱10、前定位头2、后定位头8、钢球6等组合件与被测工件的A基准进行配合定位。这种定位形式与模具的滚动模架的结构类似，可以消除检具和被测工件之间的配合误差，以最大程度地减小检具的设计加工对测量结果的影响。基准柱10的另外一端与基准板14连接。基准板14的下面设计了三个定位头11，其定位头的下端面与被测工件的B基准端面进行配合定位。通过以上设计就把检具的测量基准与被测工件的工艺基准进行了重合设置。

测量时使用百分表进行数据的显示和读数。百分表17设置在基准柱10上，并通过定位销19使得百分表可以绕定位销19的轴进行一定角度范围内的旋转。测量时人工拉动手柄B，百分表就可以在被测工件的测量范围内旋转移动，以实现测量球面径范围内的测量取点。同时，再人工抬动手柄A使得整个检具的测量系统部分绕被测工件的轴线转动，以实现工件被测球面的全方位的测量取值。

2.1 基准柱结构设计

基准柱的结构如图3所示。基准柱零件是检具中重要的零件，其加工精度要求较高，不光要与被测工件的基准配合，还要在基准柱的U型结构中设置测量用的表座系统，需要与其他零件精密配合组装。基准柱零件整体采用硬质合金GCr15材料制造。

2.2 校准件的结构设计

检具测量前都需要用高精度的标准零件对检具进行校零测量，并将测量百分表进行检定。差速器壳体零件测量的要素是一个球面，相应的检具校准件的设计较为困难，通过分析测量检具的结构及被测要素的特点，设计了如图4所示的校准件零件结构。该零件需要与检具零件基准板B（图2中，件14）装配后一起加工而成，其校准用的圆弧面加工半径尺寸为R57.96±0.005 mm。检具进行测量工件前，先搬动手柄B带动整个百分表的测头系统转动，使百分表的测头接触校准件的圆弧面标准尺寸进行校准测量。之后，再把测头系统向相反方向转动进行被测工件的测量。

3 测量数据统计分析

差速器壳体零件内球径尺寸及位置度误差的测量数据还需要进行统计分析，针对球面的结构特点，需要对多点进行测量，以求测量数据的准确性。检具测量时，分别随机的测量出3处球面的半径值：R1、R2、R3，然后计算出球面的平均半径值：R=（R1+R2+R3）/3。关于球心的位置度误差统计方法为：找出被测工件球面中3处球面接近水平面的Rmax和Rmin值，计算出（Rmax-Rmin）/2的值，该值为被测球面在水平面的位置度误差；找出3个球面的最大半径差值m（找出3个中每个球面接近水平面与下端点的半径值m），计算出m/2值即为垂直方向的位置度误差。球面位置度误差分离表如表1所示。

表1 球面位置度误差分离表 mm

4 结语

检具的设计重点针对被测工件的球面要素进行分析并加以解决，利用可转动角度的测头系统进行测量，实现了难度较大的球面尺寸要素的测量，同时把检具与检具校准件设计为一体式的结构，提高了测量效率，实现了球面测量专用检具的设计，检具最终达到了验收标准。测量重复性：GR&R≤20%；并获得实际应用的验证。对于类似批量零件的检测，该检具简单实用，对同类零件检具的设计具有一定的借鉴作用。

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