局部互换性测量在锥齿轮质量控制中的应用（一）

唐别情

　　1.引言
　　批量锥齿轮的制造过程同时也是一个难度较大的产品质量控制过程，它涵盖了产品的设计、加工、检测乃至使用等各个环节，要受到多种相关因素的综合作用。近年来，信息技术的飞速发展使锥齿轮测量技术与加工制造技术的有机集成与融合成为可能。目前国外已开发出了完整的锥齿轮闭环制造系统，显著提高了产品制造质量，缩短了产品制造周期。相对而言，我国锥齿轮产品(包括直锥齿轮和弧锥齿轮)批量生产企业的检测技术手段普遍比较落后，主要存在两个问题：①缺乏锥齿轮单项几何误差测量仪器。如许多工厂无法检测齿廓误差和螺旋线误差这两项重要误差项目，因而不能有效控制锥齿轮的几何精度，更无法建立相关锥齿轮的绝对基准。②由于锥齿轮(尤其是弧锥齿轮)在加工和使用上的特点，目前还缺乏统一的几何形状及相应精度的基准。锥齿轮质量的评定方法目前仍以滚动检查仪的接触区着色检验、振动噪音检测、双面啮合检查仪的径向综合运动误差测量等为主。汽车上使用的锥齿轮(尤其是曲线锥齿轮)通常采用成对互换。
$ T& T  I& j! ?5 l$ h　　为了改变我国锥齿轮产品质量控制的落后现状，探索能使同一生产厂制造的同一规格的锥齿轮产品具有互换性(即在一定公差范围内，该厂锥齿轮产品的几何形状和精度具有一致性和可延续性)的途径，我们提出了产品局部基准和局部互换性的概念，并在有关工厂协同下进行了试验研究。
+ o' V. E! U* K& H7 G' I9 O　　2.局部基准和局部互换性
/ {8 @. ]# E, A1 c　　局部基准的概念是针对某特定生产厂在特定工艺条件下生产的某特定产品(或半成品)提出的。根据该产品的使用要求，将经过检测挑选而认定符合质量要求的成品(或半成品)保存下来，作为该产品几何形状和精度传递的企业或部门基准，即称为局部基准。局部基准的保存形式可有两种：①实物局部基准；②数字局部基准，即该实物基准经精度认可的仪器测得的实际几何形状或几何形状的误差曲线及误差数据。企业或部门根据确定的局部基准所实现的该产品的互换性是一种局限于一定条件的、局域性的产品互换性，因此称为局部互换性。局部互换性测量可分为相对测量和绝对测量。相对测量是指产品相对于实物局部基准的误差测量，在这种情况下不必考虑实物局部基准的真实误差；绝对测量则是指使用经精度认可的、可溯源的测量仪器进行的产品测量。从相对测量结果中去除局部基准的误差(即数字局部基准的误差)影响，即可得到该产品的绝对误差。
　　3.热锻直锥齿轮关键工序局部基准的建立
3 J' V  @/ v. w  t( ?0 q　　热锻锥齿轮制造工艺在我国推广应用较早，青岛精锻齿轮厂是国内最早成功采用该工艺的企业之一。该厂生产的BJ130汽车差速机构行星/半轴直锥齿轮副的轮齿齿廓经热锻(粗锻和精锻)最终成形后不再进行其它加工，其主要工艺流程为：毛坯下料一锻打一热粗锻齿廓成形一热精锻齿廓成形一精整齿轮半成品一以成形齿廓为定位基准加工齿轮的安装使用基准孔和端面一用双面啮合滚动检测仪测量成品锥齿轮一成品着色接触区检验。锥齿轮锻模制造的主要工艺流程为：电极毛坯下料一电极外形及基准加工一按所需修形粗、精铣电极齿廓一用双面啮合滚动检测仪测量电极锥齿轮一电极着色接触区检验一用电极直锥齿轮电火花加工成形上、下锻模一锻模的加固等。由于工厂条件所限，没有坐标式测量仪器来检测电极直锥齿轮、产品直锥齿轮的齿廓、齿向等单项几何精度，仅靠万能测齿仪、双啮仪以及锥齿轮副接触区着色检测等检测手段很难对齿形、齿向有特定修形要求的直锥齿轮进行有效的质量控制。因此，针对电极、产品直锥齿轮制造工艺的关键工序建立适合该厂的几何精度局部基准，制订检测方法和精度指标，是实现该产品质量控制的重要组成部分。
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