球头杆长度测量仪的设计

摘 要 文章论述了球头杆长度测量方法存在的弊端，提出了改进测量方法的必要性，介绍了自制测量仪一次测量球头杆两个长度尺寸的工作原理，通过测量仪结构简图说明了其工作过程，达到降低劳动强度，提高检测效率的效果。

关键词 球头杆；测量现状；等臂杠杆机构；工作效率；测量仪

中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0016-02

1 概述

球头杆端关节轴承是汽车转向拉杆和转向节臂的重要连接件，也是汽车转向系统中关键部件之一。其强度和可靠性直接关系到汽车操控的稳定性，行驶的平顺性、舒适性、安全性，以及汽车正确、准确的行驶方向。常见的球头杆端关节轴承有单杆形、直杆形、弯杆形等三种形式，其结构一般由球头座、球头杆及防尘罩等组成。

球头杆是球头杆端关节轴承重要组成部分，其两端到扳手位端面的距离是一个重要的技术参数，在零件检中属于全检项目，它是关系到产品质量的重要的因素，因此如何提高测量准确性，降低检测人员的劳动强度，成为企业急待解决的问题。

2 产品技术要求与测量现状

公司开发的球头杆有大小不同的多种规格，如图1为其中一种球头杆及螺杆示意图。产品机加工工艺过程为分别加工螺杆与钢球，然后通过摩擦焊把螺杆与钢球焊接成形。螺杆焊接前要求保证螺纹底部到扳手位端面距离，即要控制L1距离；还要保证螺杆顶部到扳手位端面距离，即要控制L2距离，以控制螺杆与钢球焊接时的熔深。螺杆与钢球焊接后要求保证钢球顶部到扳手位端面距离，即要控制L2距离。通过分别控制L1与L2的尺寸，达到控制总长的目的。

图1

原有测量方法中L1是通过游标卡尺深度尺测量的，如图2所示。L2是采用长短脚游标卡尺外量爪测量的，如图3所示。由于φd与φD直径相差不大，且采用圆角过渡，因而端面尺寸较小，游标卡尺深度尺端面或短外量爪端面往往很难平稳贴紧扳手位端面，即使能平稳贴紧端面，游标卡尺的尺身端面或长外量爪端面也不好贴紧螺纹底部端面，造成游标卡尺倾斜，导致测量误差的存在。由于上述问题的存在，要准确测量L1和L2尺寸，花费的测量时间较长，这无形中增加了工作量，降低了检测效率，提高了检验成本。随着球头杆的品种增多和产量加大，能否实现一次的准确测量L1与L2尺寸，从而达到了提高检测效率，降低检验成本的目的，成为企业急需解决的一道问题。为满足生产现场大批量生产的需求，需要设计、制造一种专用测量仪来对其进行检测。

图2

图3

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。

球头杆平行插入带缺口的定位套筒内，利用扳手位端面定位，且避开圆角过渡处，如图4所示，两个指示仪表分别测在钢球顶部和螺杆底部，通过与标准件比对测量，从两个指示仪表就可得出L1与L2长度尺寸相对标准件长度尺寸的偏差值。考虑测量习惯和测量手势，球头杆按竖直方向定位，两个指示仪表也按竖直方向安装，如图5为实现其测量的原理图。测量钢球顶部的指示仪表，可直接固定在仪器上；测量螺纹底部的指示仪表，需要通过机构的转化，达到竖直方向安装。

图4

图5

4 测量仪的结构

为实现图5所示的测量原理，设计的测量仪如图6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）；杠杆机构（等臂杠杆、滚动轴承、芯轴等）；仪表固定座；可移动仪表夹持座；工件定位座及其支承座等组成。

图6

球头杆平行插入工件定位座内，通过扳手位端面定位。调整可移动仪表夹持座的上下高度，使指示仪表测头测到球头杆钢球顶部，通过与标准件比对测量，此时指示仪表所显示的值即为球头杆钢球顶部到扳手位端面距离相对标准件长度尺寸的偏差值。通过设计工件定位套的轴肩宽度，使螺纹底部一端与等臂杠杆一端相连，且确保杠杆大致处于水平方向，在滚动轴承的作用下，传递到与杠杆的另一端相连的指示仪表上，通过与标准件比对测量，此时指示仪表所显示的值即为螺纹底部到扳手位端面距离相对标准件长度尺寸的偏差值。为保证上、下工件方便，把工件定位座设计成带缺口形状，缺口朝前；为测量不同螺纹外径尺寸的球头杆，把工件定位座设计成可更换的不同尺寸规格，工件定位座及其支承座可以上下调整；为测量不同长度尺寸的球头杆，把仪表夹持座设计成可上下可调整，通过这样的设计，可满足对不同的规格、尺寸的球头杆的测量。

5 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10个球头杆（表中L1、L2为相对标准件尺寸的偏差值），表1为验证数据。

从表1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0.004 mm左右，对于公差范围小于0.1 mm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。

6 检测效率比较

经过现场生产的实际应用，本测量仪可降低检验人员的劳动强度，并且较用游标卡尺测量提高检测效率达近10倍（游标卡尺测量30～40秒/件，本测量仪3～5秒/件）。

7 结束语

该测量仪解决了采用原有检测方法时检测精度差、检验人员劳动强度大的问题。

该测量仪检测效率比原有检测方法提高近10倍，并且可以对同系列不同规格的轴承进行检测，满足批量生产的要求。

因此，该测量仪的设计是成功的。

参考文献

[1]林本武.XJ-50型摆角测量仪的试验研究[J].粮油加工与食品机械，1980（08）.

[2]贾锡君.自制光电深孔测量仪[J].云南冶金，1980（05）.

[3]戚克让.CZ-1型冲击测量仪研制成功[J].计量技术，1980（01）.

作者简介

陈溪源（1971-），男，福建漳州人，工程师，大学专科，现供职于福建龙溪轴承（集团）股份有限公司，主要从事关节轴承检测技术及工装设计。endprint

摘 要 文章论述了球头杆长度测量方法存在的弊端，提出了改进测量方法的必要性，介绍了自制测量仪一次测量球头杆两个长度尺寸的工作原理，通过测量仪结构简图说明了其工作过程，达到降低劳动强度，提高检测效率的效果。

关键词 球头杆；测量现状；等臂杠杆机构；工作效率；测量仪

中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0016-02

1 概述

球头杆端关节轴承是汽车转向拉杆和转向节臂的重要连接件，也是汽车转向系统中关键部件之一。其强度和可靠性直接关系到汽车操控的稳定性，行驶的平顺性、舒适性、安全性，以及汽车正确、准确的行驶方向。常见的球头杆端关节轴承有单杆形、直杆形、弯杆形等三种形式，其结构一般由球头座、球头杆及防尘罩等组成。

球头杆是球头杆端关节轴承重要组成部分，其两端到扳手位端面的距离是一个重要的技术参数，在零件检中属于全检项目，它是关系到产品质量的重要的因素，因此如何提高测量准确性，降低检测人员的劳动强度，成为企业急待解决的问题。

2 产品技术要求与测量现状

公司开发的球头杆有大小不同的多种规格，如图1为其中一种球头杆及螺杆示意图。产品机加工工艺过程为分别加工螺杆与钢球，然后通过摩擦焊把螺杆与钢球焊接成形。螺杆焊接前要求保证螺纹底部到扳手位端面距离，即要控制L1距离；还要保证螺杆顶部到扳手位端面距离，即要控制L2距离，以控制螺杆与钢球焊接时的熔深。螺杆与钢球焊接后要求保证钢球顶部到扳手位端面距离，即要控制L2距离。通过分别控制L1与L2的尺寸，达到控制总长的目的。

图1

原有测量方法中L1是通过游标卡尺深度尺测量的，如图2所示。L2是采用长短脚游标卡尺外量爪测量的，如图3所示。由于φd与φD直径相差不大，且采用圆角过渡，因而端面尺寸较小，游标卡尺深度尺端面或短外量爪端面往往很难平稳贴紧扳手位端面，即使能平稳贴紧端面，游标卡尺的尺身端面或长外量爪端面也不好贴紧螺纹底部端面，造成游标卡尺倾斜，导致测量误差的存在。由于上述问题的存在，要准确测量L1和L2尺寸，花费的测量时间较长，这无形中增加了工作量，降低了检测效率，提高了检验成本。随着球头杆的品种增多和产量加大，能否实现一次的准确测量L1与L2尺寸，从而达到了提高检测效率，降低检验成本的目的，成为企业急需解决的一道问题。为满足生产现场大批量生产的需求，需要设计、制造一种专用测量仪来对其进行检测。

图2

图3

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。

球头杆平行插入带缺口的定位套筒内，利用扳手位端面定位，且避开圆角过渡处，如图4所示，两个指示仪表分别测在钢球顶部和螺杆底部，通过与标准件比对测量，从两个指示仪表就可得出L1与L2长度尺寸相对标准件长度尺寸的偏差值。考虑测量习惯和测量手势，球头杆按竖直方向定位，两个指示仪表也按竖直方向安装，如图5为实现其测量的原理图。测量钢球顶部的指示仪表，可直接固定在仪器上；测量螺纹底部的指示仪表，需要通过机构的转化，达到竖直方向安装。

图4

图5

4 测量仪的结构

为实现图5所示的测量原理，设计的测量仪如图6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）；杠杆机构（等臂杠杆、滚动轴承、芯轴等）；仪表固定座；可移动仪表夹持座；工件定位座及其支承座等组成。

图6

球头杆平行插入工件定位座内，通过扳手位端面定位。调整可移动仪表夹持座的上下高度，使指示仪表测头测到球头杆钢球顶部，通过与标准件比对测量，此时指示仪表所显示的值即为球头杆钢球顶部到扳手位端面距离相对标准件长度尺寸的偏差值。通过设计工件定位套的轴肩宽度，使螺纹底部一端与等臂杠杆一端相连，且确保杠杆大致处于水平方向，在滚动轴承的作用下，传递到与杠杆的另一端相连的指示仪表上，通过与标准件比对测量，此时指示仪表所显示的值即为螺纹底部到扳手位端面距离相对标准件长度尺寸的偏差值。为保证上、下工件方便，把工件定位座设计成带缺口形状，缺口朝前；为测量不同螺纹外径尺寸的球头杆，把工件定位座设计成可更换的不同尺寸规格，工件定位座及其支承座可以上下调整；为测量不同长度尺寸的球头杆，把仪表夹持座设计成可上下可调整，通过这样的设计，可满足对不同的规格、尺寸的球头杆的测量。

5 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10个球头杆（表中L1、L2为相对标准件尺寸的偏差值），表1为验证数据。

从表1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0.004 mm左右，对于公差范围小于0.1 mm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。

6 检测效率比较

经过现场生产的实际应用，本测量仪可降低检验人员的劳动强度，并且较用游标卡尺测量提高检测效率达近10倍（游标卡尺测量30～40秒/件，本测量仪3～5秒/件）。

7 结束语

该测量仪解决了采用原有检测方法时检测精度差、检验人员劳动强度大的问题。

该测量仪检测效率比原有检测方法提高近10倍，并且可以对同系列不同规格的轴承进行检测，满足批量生产的要求。

因此，该测量仪的设计是成功的。

参考文献

[1]林本武.XJ-50型摆角测量仪的试验研究[J].粮油加工与食品机械，1980（08）.

[2]贾锡君.自制光电深孔测量仪[J].云南冶金，1980（05）.

[3]戚克让.CZ-1型冲击测量仪研制成功[J].计量技术，1980（01）.

作者简介

陈溪源（1971-），男，福建漳州人，工程师，大学专科，现供职于福建龙溪轴承（集团）股份有限公司，主要从事关节轴承检测技术及工装设计。endprint

摘 要 文章论述了球头杆长度测量方法存在的弊端，提出了改进测量方法的必要性，介绍了自制测量仪一次测量球头杆两个长度尺寸的工作原理，通过测量仪结构简图说明了其工作过程，达到降低劳动强度，提高检测效率的效果。

关键词 球头杆；测量现状；等臂杠杆机构；工作效率；测量仪

中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0016-02

1 概述

球头杆端关节轴承是汽车转向拉杆和转向节臂的重要连接件，也是汽车转向系统中关键部件之一。其强度和可靠性直接关系到汽车操控的稳定性，行驶的平顺性、舒适性、安全性，以及汽车正确、准确的行驶方向。常见的球头杆端关节轴承有单杆形、直杆形、弯杆形等三种形式，其结构一般由球头座、球头杆及防尘罩等组成。

球头杆是球头杆端关节轴承重要组成部分，其两端到扳手位端面的距离是一个重要的技术参数，在零件检中属于全检项目，它是关系到产品质量的重要的因素，因此如何提高测量准确性，降低检测人员的劳动强度，成为企业急待解决的问题。

2 产品技术要求与测量现状

公司开发的球头杆有大小不同的多种规格，如图1为其中一种球头杆及螺杆示意图。产品机加工工艺过程为分别加工螺杆与钢球，然后通过摩擦焊把螺杆与钢球焊接成形。螺杆焊接前要求保证螺纹底部到扳手位端面距离，即要控制L1距离；还要保证螺杆顶部到扳手位端面距离，即要控制L2距离，以控制螺杆与钢球焊接时的熔深。螺杆与钢球焊接后要求保证钢球顶部到扳手位端面距离，即要控制L2距离。通过分别控制L1与L2的尺寸，达到控制总长的目的。

图1

原有测量方法中L1是通过游标卡尺深度尺测量的，如图2所示。L2是采用长短脚游标卡尺外量爪测量的，如图3所示。由于φd与φD直径相差不大，且采用圆角过渡，因而端面尺寸较小，游标卡尺深度尺端面或短外量爪端面往往很难平稳贴紧扳手位端面，即使能平稳贴紧端面，游标卡尺的尺身端面或长外量爪端面也不好贴紧螺纹底部端面，造成游标卡尺倾斜，导致测量误差的存在。由于上述问题的存在，要准确测量L1和L2尺寸，花费的测量时间较长，这无形中增加了工作量，降低了检测效率，提高了检验成本。随着球头杆的品种增多和产量加大，能否实现一次的准确测量L1与L2尺寸，从而达到了提高检测效率，降低检验成本的目的，成为企业急需解决的一道问题。为满足生产现场大批量生产的需求，需要设计、制造一种专用测量仪来对其进行检测。

图2

图3

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。

球头杆平行插入带缺口的定位套筒内，利用扳手位端面定位，且避开圆角过渡处，如图4所示，两个指示仪表分别测在钢球顶部和螺杆底部，通过与标准件比对测量，从两个指示仪表就可得出L1与L2长度尺寸相对标准件长度尺寸的偏差值。考虑测量习惯和测量手势，球头杆按竖直方向定位，两个指示仪表也按竖直方向安装，如图5为实现其测量的原理图。测量钢球顶部的指示仪表，可直接固定在仪器上；测量螺纹底部的指示仪表，需要通过机构的转化，达到竖直方向安装。

图4

图5

4 测量仪的结构

为实现图5所示的测量原理，设计的测量仪如图6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）；杠杆机构（等臂杠杆、滚动轴承、芯轴等）；仪表固定座；可移动仪表夹持座；工件定位座及其支承座等组成。

图6

球头杆平行插入工件定位座内，通过扳手位端面定位。调整可移动仪表夹持座的上下高度，使指示仪表测头测到球头杆钢球顶部，通过与标准件比对测量，此时指示仪表所显示的值即为球头杆钢球顶部到扳手位端面距离相对标准件长度尺寸的偏差值。通过设计工件定位套的轴肩宽度，使螺纹底部一端与等臂杠杆一端相连，且确保杠杆大致处于水平方向，在滚动轴承的作用下，传递到与杠杆的另一端相连的指示仪表上，通过与标准件比对测量，此时指示仪表所显示的值即为螺纹底部到扳手位端面距离相对标准件长度尺寸的偏差值。为保证上、下工件方便，把工件定位座设计成带缺口形状，缺口朝前；为测量不同螺纹外径尺寸的球头杆，把工件定位座设计成可更换的不同尺寸规格，工件定位座及其支承座可以上下调整；为测量不同长度尺寸的球头杆，把仪表夹持座设计成可上下可调整，通过这样的设计，可满足对不同的规格、尺寸的球头杆的测量。

5 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10个球头杆（表中L1、L2为相对标准件尺寸的偏差值），表1为验证数据。

从表1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0.004 mm左右，对于公差范围小于0.1 mm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。

6 检测效率比较

经过现场生产的实际应用，本测量仪可降低检验人员的劳动强度，并且较用游标卡尺测量提高检测效率达近10倍（游标卡尺测量30～40秒/件，本测量仪3～5秒/件）。

7 结束语

该测量仪解决了采用原有检测方法时检测精度差、检验人员劳动强度大的问题。

该测量仪检测效率比原有检测方法提高近10倍，并且可以对同系列不同规格的轴承进行检测，满足批量生产的要求。

因此，该测量仪的设计是成功的。

参考文献

[1]林本武.XJ-50型摆角测量仪的试验研究[J].粮油加工与食品机械，1980（08）.

[2]贾锡君.自制光电深孔测量仪[J].云南冶金，1980（05）.

[3]戚克让.CZ-1型冲击测量仪研制成功[J].计量技术，1980（01）.

作者简介

陈溪源（1971-），男，福建漳州人，工程师，大学专科，现供职于福建龙溪轴承（集团）股份有限公司，主要从事关节轴承检测技术及工装设计。endprint