第3代轮毂轴承凸缘与小内圈沟心距的快速检测方法

朱微

(宁波江宸自动化装备有限公司 技术中心，浙江 宁波 315324)

凸缘沟道与小内圈沟道中心之间的距离(沟心距)是第3代轮毂轴承关键的精度指标之一，对轮毂轴承单元装配后的游隙值或负游隙值有着重要的影响。现有检测仪器的局限性使得沟心距的检测比较困难，装配时一般不进行检测，主要由机床精度或加工工艺保证，并通过试装配保证轴承的游隙值或负游隙值。

采用传统装配方法的轮毂轴承单元的轴向游隙分散度较大，而且可靠性低。根据技术要求，进入主机厂进行配套的第3代轮毂轴承单元在装配时必须进行沟心距的检测。因此，设计了针对第3代轮毂轴承凸缘与小内圈沟心距的快速检测装置。

1 检测方案

第3代轮毂轴承凸缘与小内圈组件如图1所示，沟心距的检测通常采用绝对测量法或相对比较测量法。绝对测量法采用高精度轮廓仪对沟心距进行绝对测量，主要用于计量室；相对比较测量法采用标准件校准精密量仪测笔的零位，测笔测值只是相对于标准件的偏差值，需通过计算得出沟心距的实际尺寸。

相对比较测量法主要用于装配工序，其关键在于选定合适的测量基准及检测装置。

测量基准的选择：(1)选择轮毂轴承凸缘与小内圈组件的沟心圆弧Ri和凸缘的基准端面A，分别测出L1及L2，两者之间的差值L即沟心距；(2)选择凸缘与小内圈的沟心圆弧，直接测出沟心距L。根据轮毂轴承装配技术要求，选择第2种方案进行测量。

A—凸缘基准端面； D—沟心底径；L—沟心距； L1—凸缘沟心到基准端面的距离；L2—小内圈沟心到基准端面的距离； Ri—沟心半径

检测装置的选择：(1)采用直线位移转换，即将位置变化的位移量等值同向反映到指示表上，可以采用平行弹簧片结构或直线轴承结构，这种方法测量准确，但是结构较复杂，调整不太方便。(2)采用带上、下2个钳口的开合机构，钳口作剪刀式开合运动，钳口上的标准测量棒直接贴合在沟心圆弧的弧面上，钳口间测笔的示值为被检测件沟心距与标准件沟心距的差值，通过系统计算得出被检测件的沟心距。第2种机构采用双通道检测，每通道1只精密测笔，数值准确可靠，且易于更换易损件及整体机构，将其作为测量检测装置。

2 检测装置的设计

2.1 测量原理

根据上述检测方案，设计检测装置的测量原理(图2)为：将基准端面A放置在测量基座上，下测量棒贴合在凸缘沟道弧面上，通过开合气缸使上测量棒贴合或离开小内圈沟道，固定板打开后的测笔示值即被测件沟心距与标准件沟心距的差值。

1—下测量棒；2—上测量棒；3—测笔；4—开合气缸；5—上固定板；6—导向杆；7—下固定板；8—待测工件；9—测量基座

快速检测的实现方法为：(1)测量基座及平移机构均固定于基准平台上，测量机构固定于平移机构上，可水平方向移动；(2)上、下固定板上各有2个测量棒，2个测量棒内侧距离比待测工件沟心底径名义尺寸大0.1 mm左右；(3)下固定板的上下位置可以通过调节螺杆进行调节，以使下测量棒与凸缘沟道紧密贴合；(4)开合气缸的缸体固定于上固定板上，缸杆固定于下固定板上，测量力由气缸施加;(5)将待测工件置于测量基座上，推动平移机构将测量机构插入待测工件中，打开固定板可测量待测工件的沟心距，闭合固定板可快速退出测量机构。

2.2 基本结构

设计的检测装置如图3所示，具体调整和操作过程为：基准平台置于检测设备底板上，测量基座置于基准平台上并放入标准件；各检测部件装于平移机构上，将平移机构前移，使测量机构插入标准件中，调整下测量棒的上下及水平位置；2个测量棒的上平面保证于同一水平面内，上下差值不超过2 μm；标准件校准测笔数值为0，循环放入待测工件进行检测。

1—基准平台；2—测量基座；3—待测工件；4—下固定板；5—精密量仪测笔；6—上固定板；7—导向杆；8—开合气缸；9—调节螺杆；10—平移机构；11—上测量棒；12—下测量棒

2.3 影响因素分析

采用上述测量装置进行沟心距检测时，影响测量精度的因素主要有：

(1)气缸的气压。检测机构通过气缸将固定板打开，上、下测量棒与沟道贴合的紧密程度取决于气缸拉力。拉力越大，贴合越紧密，测量值越接近于真实值；拉力越小，检测值误差越大。因此，气压对检测数据的影响很大，对于合套后零件的游隙值及负游隙值有着重要影响，必须添加调压机构，以保证气压稳定。

(2)凸缘沟心圆弧面相对于基准端面的跳动。当跳动误差大于0.03 mm时，测笔检测的数值误差较大。

3 检测结果及分析

利用该检测装置检测了5件产品，并在计量室用高精度轮廓仪进行对比鉴定，结果见表1。

表1 检测计量结果对比 μm

由表1可知，该检测装置的测量偏差值较小，误差在允许范围之内。随后进行了多次测量并重复验证，重复精度见表2。结果表明，该沟心距检测装置合理，检测方法有效，能够满足实际测量的需要。

表2 重复性检测结果 μm

4 结束语

通过对第3代轮毂轴承凸缘与小内圈沟心距快速检测装置的方案分析、装置设计和检测结果对比，验证了该检测装置的有效性，解决了第3代轮毂轴承合套前凸缘与小内圈沟心距的快速检测问题，为组件分选机的研制奠定了基础。