常用的曲轴测量方法

由于曲轴加工精度高、形状复杂且被测参数多，常用检测设备如机械式量检具、通用计量仪器以及三坐标测量机等都不能适应高精度、大批量生产的需要，因此，国内外较先进的曲轴生产线一般都配有在线综合测量机作为曲轴终检工序中的关键设备。

多参数综合测量系统由于采用了计算机技术，不仅提高了检测过程的自动化程度，还能实现一次装卡定位同时测量多个尺寸、形状位置等综合参数，因而对曲轴这种结构复杂、参数多、精度高、必须100%进行检测的重要零件有着广泛的应用前景。

对于工序间测量和最终测量，常用的测量方法主要是电动测量和气动测量两种。由于电动测量便于数据处理、存储和控制，因而多参数测量及曲轴综合测量机宜采用电动测量，但它存在结构复杂、成本高、故障率高等缺陷。气动测量有非接触无磨损、结构简单、成本低及操作简单、调整和维修方便等优点和特别适合于内尺寸、小尺寸测量（如小孔、深孔、窄槽等）的特点，目前在汽车生产中较为普及，但传统气动测量不能作数据处理和存储，不适合多参数测量。近年来发展起来的气电转换技术可以集中气动测量与电动测量的优点，使气动测量也具备数字处理功能，在自动测量领域有着较好的应用前景。开发先进的气电转换技术并应用于曲轴在线综合测量系统，在提高检测精度和效率、降低设备成本等方面均具有重要意义，而且还可拓展气动测量技术在生产中的应用范围，给薄壁、复杂零件实现在线多参数测量提供了很好的借鉴经验。

自主开发曲轴在线综合测量机

东风汽车公司发动机厂引进德国的EQ491发动机曲轴加工自动线终检工序中采用的是39管位气动浮标量仪，经过多年运行，该终检装置的机构磨损和老化情况非常严重，存在很多问题，如：

● 多数管位测量误差较大，重复误差最大达6μm以上，稳定性也不好；

● 没有运算、存储及打印等数据处理功能；

● 不能真实测量径向、轴向跳动量以及圆度、锥度等工艺要求的动态测量项目；

● 由于显示管位多，操作人员常常顾此失彼，易造成视觉疲劳和误判；

● 因缺乏记录输出装置及统计功能，不利于调整和评价设备工艺状况而最终实现质量控制等。

近年来，随着东风汽车公司发动机厂EQ491发动机生产规模的不断扩大，特别是电喷发动机的投产，该曲轴终检装置无论从性能还是功能上都越来越不适应生产的需要。

针对新的生产形势和需求，我们在气动测量方法的基础上，应用了近年来发展起来的气电转换技术，自主开发了曲轴在线综合测量机（图1），实现了多参数综合测量。该曲轴在线综合测量机的研制成功及应用，消除了东风汽车公司发动机传统的多管气动浮标量仪校准烦琐费时、容易产生视觉疲劳和误读误判等弊病，提高了测量精度和效率，增加了数据存储和重显、打印、统计分析以及报警等功能，在曲轴加工质量控制和提高发动机整机性能方面发挥了重要作用。

工作原理及结构

曲轴在线综合测量系统的工作原理是：气动测头感受被测曲轴外形尺寸的变化，通过气电转换器转换为模拟电压信号，由信号调理电路放大处理后经多路数据采集卡分时采样，最后在工控机的控制下完成一系列显示、存储、打印、统计分析和报警等操作。

该测量机由机械系统、气动系统、电子测量与计算机系统组成，其中机械系统主要包括基座、升降装置、轴向伸缩测量机构及测量机构（含定位V形，见图2）等。

1、基座

基座采用半封闭的箱体式铸件结构，以便于安装其他零部件并增强整机的抗震性能，确保为各个独立的测量座提供统一的安装基准。其上平面主要用于安装测量基座和轴向伸缩测量机构，箱体内部主要用于排列气管、放置校准件和升降装置的两个油缸。

2、升降机构

曲轴的升降动作由气缸－缸－左右Ｖ型升降机构的传动链来完成。未测量时，两Ｖ型叉升至顶端，等待从滚道上传送过来的曲轴被测件。测量开始时，两Ｖ型叉缓缓下降，当曲轴的第1、5主轴颈分别落在左右两定位V形上后，两Ｖ型叉脱离曲轴并下降至最低位。测量动作完成后，两Ｖ型叉缓缓上升，并在接触曲轴后抬高曲轴，上升至最高位，完成一个升降周期。

3、轴向收缩测量机构

轴向收缩测量机构位于基座的右侧，由气缸带动安装有测量轴承孔的气动芯轴和安装有测量飞轮来定位轴颈直径、径跳及法兰端跳的测量座进行轴向运动，测量时，该芯轴和测量座在气缸的带动下到达测量位。测量完毕时，芯轴和测量座退出测量位，完成一个伸缩周期。

4、测量机构及定位机构

根据曲轴产品图纸要求，所有被测轴颈的径向跳动都是以第1、5主轴颈的公共轴心线为设计基准，同时，第1、5主轴颈还要求测量直径，因此，在第1、5测量座的底部安装有两对硬质合金块，形成一对V形定位座。

根据测量要求，各测量基座分别设计有三对喷嘴或两对接触式测头，分别测量各个轴颈的直径。在测量座的正下方安装有测量径跳的接触式测头。

5、电子测量与计算机系统

本测量系统由专用气电转换器、信号调理电路、工控机、高速数据采集卡及线性集成电源、专用测量与控制软件组成，采用汉字显示及提示操作，提供方便实用的人机界面，并具有数据存盘、数据查看和数据打印功能，实现了智能测量。系统还具有统计分析功能，可自动生成X-R控制图和计算工序能力指数，成为曲轴加工工序质量控制的重要手段。

在曲轴的生产中，在线综合测量是其加工生产中的最后工序，它通过检测曲轴所有必检尺寸与形状位置加工误差，将曲轴综合检测信息反馈给前一道工序，以便及时调整工艺和机床，保证下线成品质量。我们开发的曲轴在线综合测量机满足了东风汽车公司发动机厂的生产需要，保证下线曲轴产品100%合格，很好地实现了曲轴加工生产的质量控制。