直球座关节轴承对称度及长度的测量

　　摘　要：文章介绍了直球座关节轴承两定位孔到球心对称度及端面到球心距离的测量难点，以实图说明实现这些测量难点的思路及方法，并设计了专用测量仪及检测工装对其检测，解决了生产现场测量瓶颈，对该类产品的准确测量、批量生产具有一定的意义。
　　关键词：直球座关节轴承；对称度及长度测量；测量仪；检测工装
　　直球座关节轴承是V型推力杆的重要组成部分，一个V型推力杆配有两个直球座关节轴承。而V型推力杆在载重汽车上起着不可忽视的作用，其一端通过球面销与车架铰接，另一端则通过直球座关节轴承与车桥铰接，通过中、后桥成对使用的V型推力杆，既可以防止中、后桥前后移位，也可以防止中、后桥左右移位，保证载重汽车在转弯时，板簧与轮胎不会产生摩擦，从而防止轮胎过早磨损或爆胎的恶劣事故。
　　1　产品技术要求 　　公司开发的直球座关节轴承有大小不同的三种规格，如图1为其中一种直球座关节轴承示意图。产品机加工工艺过程为先加工一端的端面及两个中心孔，然后以端面及中心孔定位加工球体及两个轴肩，除要求球体球径及轴肩外径外，还要求保证端面到球心的距离L±0.05mm，即要求控制端面到球心的长度距离；再以加工后的球体和轴肩定位加工两个安装孔，除了要求两个安装孔直径、中心距离外，还需保证在X轴方向上两个安装孔到球心的对称度小于0.1mm，在Y轴方向上两个安装孔到轴肩中心线的对称度也要小于0.1mm。
　　2　测量现状
　　直球座关节轴承是由一个实心球体和两段带定位孔的轴组成，与通常概念上的轴承内圈结构完全不同，一般轴承内圈都是带通孔的轴圈，因而无法利用现有的轴承专用测量仪测量两定位孔到球心的对称度及端面到球心的距离；由于无法准确找到球心的位置，所以也无法利用万能量具如游标卡尺或外径千分尺来测量。
　　3　测量仪的测量原理
　　通过分析产品图及加工工艺，测量仪设计思路如下：通过与标准件比对测量，从端面指示仪表显示的值即为端面到球心的距离；从内孔指示仪表显示的值即为内孔内壁到球心的距离，翻转直球座关节轴承，两次内孔指示仪表显示的数值之差即为X轴方向上两定位孔到球心的对称度。图2为实现测量的原理图。 　　图3为实现Y轴方向上两定位孔到轴肩中心线的对称度测量原理图。靠两定位孔定位，指示仪表测在轴肩Z高直径处，从指示仪表显示的值即为内孔内壁到轴肩的距离，翻转直球座关节轴承，按前面步骤测量，两次指示仪表测量的数值之差即为两定位孔中心到轴肩中心线的对称度。 　　4　测量仪的结构
　　为实现图2所示的测量原理，设计的测量仪如图4所示。仪器主要由以下几个部分组成：基础装置（工作台、仪器脚等）；定位系统（可升降带轴定位圆台、圆台固定座、V形支承座、压簧等）；测量系统（指示仪表、指示仪表座、杠杆机构等）等组成。 　　为实现图3所示的测量原理，设计的测量工装如图5所示。 　　将两根测量芯轴分别穿过直球座关节轴承的两定位孔中，再平放到测量底座上，Z后再放到轴承专用宽度测量仪上，指示仪表测量轴肩Z大直径处或球面Z高球径处，翻转直球座关节轴承，再测一次轴肩Z大直径处或球面Z高球径处，两次指示仪表的数值之差即为Y轴方向上两定位孔到轴肩（球心）的对称度。
　　设计时把V形定位座、杠杆测量系统做成可以左右调整；把端面指示表座做成可以上下调整，通过这样的设计满足在一台测量仪上实现对大小不同规格的直球座的测量。
　　5　设计及加工难点
　　（1）为保证带轴定位圆台在圆台固定座内升降时不会产生径向摆动误差，设计时把带轴定位圆台及圆台固定座配合长度控制在一定长度；制造时通过带轴定位圆台及圆台固定座一一对应配磨，控制两者之间的配合间隙，达到很好的效果。
　　（2）为确保两个V形块角度及尺寸精度一致，加工时按一个V形块加工后，再线割分成相同的两个V形块。
　　（3）杠杆机构既解决上、下工件难的问题，也解决了在小空间内不能安装指示仪表的问题。
　　6　测量误差分析
　　仪器制造完成后，我们分别用三坐标测量机和本仪器测量长度L=85mm的10个直球座，进行实际数据验证，下表为验证数据。 　　从上表的测量数据可以看出，用三坐标测量机测量与用本测量仪测量的数据测量精度、重复精度小于0.003mm左右，对于公差范围小于0.1mm产品来说的测量远远满足要求。综上，该测量仪完全可以满足产品测量要求。
　　7　结语
　　该测量仪既解决了无法直接利用万能量具准确测量直球座关节轴承两定位孔到球心对称度及端面到球心距离；又解决了利用三坐标上测量耗时、麻烦的缺点，不能适应大批量生产的现状。该测量仪满足了生产现场对测量仪器的要求，对企业的生产经营起到一定作用。
　　该测量仪已成功制造多台，分别在公司内部、外协加工单位使用。
　　因此，该测量仪的设计是成功的。