浅析泵体类零件同轴度的测量

    0 引言

    笔者所在企业主要生产汽车关键零部件)))高压共轨系统,该系统中A型号的泵体在一次性能台架试验中出现泵体断裂现象,发现可能的影响因素之一是某轴承安装孔的同轴度超差。而对于此类短基准长距离的同轴度检测方法是普遍存在争议的。

    1 问题的产生

    该泵体材料为铝合金,存在加工易变形的特点。同轴度要求如图1所示。该同轴度从设计来说是?44N7(-01008,-01033)轴承安装孔对?78H8(+01046,0)基准孔的同轴度不大于0103mm。抽检该尺寸所选用的设备是ZEISS PRISMO三坐标测量机(CMM)单轴精度达到114+L/333um(其中L为所对应的测量长度),具备测量能力。

    同一批次选取5台泵体同轴度测试结果见表1,结果均超差,且一致性不好。供应商不认可CMM的测试结果,提出泵体类零件的同轴度由于存在基准短,元素间距离长的特点,所以给出来的结论是CMM/测不准0。供应商现场是用同轴度检具进行该项目日常控制的,而且作为关键尺寸其检验频次为百分百全检,所以认为没有问题。针对供应商提出的质疑,我们进行了一系列实验和分析。

    2 分析问题

    首先评估供应商对该同轴度的控制是否有效。供应商一直强调生产现场用同轴度检具控制该尺寸,根据检具设计图纸(如图2),检查两圆直径均合格,用Mahr高精度的圆度仪进行形位公差测量,其中同轴度010023mm,基准A圆柱度010009mm。判定检具在合格范围内。

    为什么同轴度检具100%全检并合格的尺寸,到后来用CMM抽查却发现大部分都超出了公差,而且测量结果的一致性不好呢?

    现场检查了该同轴度检具的使用过程,找到了问题所在。CMM是完全按照图纸标识测量分析,即被测孔轴线对基准A的同轴度;而现场采用通止法控制,是可以通过调整角度,使得被测孔轴线和基准A轴线处于同一水平,简单来说测量过程使用的是公共基准作为判断依据。

    由此判断,测量存在差异是因为两种测量方法的原理不一样。既然CMM测量是完全依据图纸,那出现超差的原因,跟短基准和长距离两个因素的影响有没有关系呢?

    3 解决问题

    参考工艺,两孔是一次装夹,铰孔成型,不应该出现同轴度超差情况。图纸上对于基准孔只有直径要求,公差带为01046mm,没有形状要求,所以重点转移到基准本身。

    图3选取了三种代表同轴度可能的偏差方式。其中情况(1),基准在理想情况下,同轴度偏差为?L1,而情况(2)和(3),基准和被测轴线在两种极限情况下,同轴度偏差分别为?L2,?L3。当基准对于水平基准参照线存在一定偏差的情况下,同轴度的偏差值发生很大的变化(?L2,?L3>>?L1)。