摩擦環(huán)錐口尺寸檢測分析

劉亞軍 白鵬超

【摘 要】摩擦環(huán)屬于薄壁圓環(huán)精密件，易變形，精度高，加工難度大。錐口尺寸為摩擦環(huán)的關(guān)鍵尺寸，精度達(dá)到±0.01mm，由于摩擦環(huán)結(jié)構(gòu)的特殊性，錐口尺寸的測量困難較大，用一般的檢測方法不僅檢測效率低，而且檢測結(jié)果可靠度低。我公司摩擦環(huán)年產(chǎn)可達(dá)1000萬件以上，如此大批量的工件，對于檢測能力就有著更高的要求，測量既要準(zhǔn)又要快。本文針對碳布錐面摩擦環(huán)，進(jìn)行深入研究，通過實驗及數(shù)據(jù)分析改進(jìn)完善摩擦環(huán)錐口尺寸檢測方法，不僅可以達(dá)到快速準(zhǔn)確測量的目的，對同步器乃至整個變速箱的性能提升也有著重要的意義。

【關(guān)鍵詞】摩擦環(huán);錐口尺寸;檢測;錐規(guī)

【中圖分類號】T 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】R

Abstract：Friction ring belongs to thin-walled ring precision parts，easy to deformation，high precision，and difficult to process. The size of cone mouth is the key dimension of friction ring，and the precision is reached ± 0.01mm，because of the particularity of friction ring structure，the measurement of cone size is difficult. The general detection method is not only low in detection efficiency，but also in low reliability of detection results. Our company has more than 10 million pieces of friction rings annually. For such large quantities of workpieces，there is higher requirements for detection capability，and the measurement should be accurate and fast. This paper studies the friction ring of carbon cloth cone surface deeply. Through experiments and data analysis，it is important to improve the measurement method of cone size of friction ring，which can not only achieve the purpose of rapid and accurate measurement，but also has important significance for the performance improvement of synchronizer and even the whole gearbox.

Keywords：Friction ring;Cone size;Measurement;Conical

CLC NO.：T Document Code：R

引言

同步器是汽車變速箱里的關(guān)鍵部件，而摩擦環(huán)則是同步器上最為重要的零部件之一，其精度決定著同步器甚至變速箱的性能。作為高精度配合的尺寸，摩擦環(huán)錐口尺寸尤為關(guān)鍵。由于錐口尺寸是錐面與端面的理論尖點(diǎn)直徑尺寸應(yīng)用卡尺等難以測量，通用的測量方式有兩種，一種是三坐標(biāo)直接測量直徑，但是效率低只適合單件測量，并且只適合測量光滑的錐面，對于碳布錐面卻難以準(zhǔn)確測量;另外一種則是將錐口直徑尺寸轉(zhuǎn)化到高度方向上，用標(biāo)準(zhǔn)檢具對比測量錐口出入量（圖3）。碳布錐面摩擦環(huán)即采用第二種方法檢測，由于摩擦環(huán)基體及碳布本身的特性，檢測受多種因素的影響，為提升檢測準(zhǔn)確度，我們從工件本身的特性及測量做了深入的研究，分析數(shù)據(jù)和跟蹤同步器裝配質(zhì)量，對配對檢測方法、檢具、標(biāo)準(zhǔn)等各方面進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)。

1 檢測分析

1.1檢測原理

如圖2所示，為摩擦環(huán)尺寸示意圖，標(biāo)注有標(biāo)準(zhǔn)錐口尺寸（Φ）和錐面角度（8°）。圖3為錐口出入量即錐口尺寸轉(zhuǎn)化到高度方向上的測量方式。該測量方法是根據(jù)同步器裝配原理以與工件相同錐口直徑與錐面角度的錐規(guī)為測量基準(zhǔn)，測量工件端面與錐規(guī)的高度差（圖中D）。

根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系，圖2中尺寸±0.1轉(zhuǎn)化到直徑方向上的尺寸為：

（±0.1）÷（0.5÷tan8°）=（±0.028）

很明顯，從高度到直徑方向，尺寸公差范圍變的更小，測量難度更大。

1.2檢測變形驗證

摩擦環(huán)在檢測錐口尺寸時，一般要求5公斤配重，碳布的伸縮性以及基體狀態(tài)會對檢測有較大的影響，那么錐規(guī)檢測時下落的沖量不同，碳布伸縮量也就不同，測量的錐口出入量即高度值也會存在差異。

1.2.1基體伸縮性研究

從表1可以看到，有無沖擊對基體錐口出入量的測量結(jié)果有著很明顯的影響。在沖擊力的影響下，內(nèi)環(huán)基體的測量結(jié)果變小，外環(huán)的測量結(jié)果變大，因此在測量時必須考慮避免基體受到?jīng)_擊。

1.2.2碳布伸縮性研究

根據(jù)表2結(jié)果，對比表1，沖擊對碳布粘接后的摩擦環(huán)錐口出入量的測量結(jié)果影響更大，尤其內(nèi)環(huán)，沖擊影響可達(dá)0.15mm以上，如果在測量過程中不對沖擊進(jìn)行控制，測量誤差將會非常大，對同步器的裝配質(zhì)量也有著極大的影響。因此，在檢測中避免沖擊至關(guān)重要。

1.3溫度影響

在測量條件中，溫度會影響到測量精度，由于熱漲冷縮，同一工件在不同溫度條件下所測的結(jié)果也不同。計量溫度通常以20℃為標(biāo)準(zhǔn)溫度。實際測量時便要掌握溫度變化所引起來的尺寸變化規(guī)律。

圖4表明無論是內(nèi)摩擦環(huán)還是外摩擦環(huán)，檢測結(jié)果均隨著溫度的上升而增大，變化幅度為0.02/10℃，也就是溫度小范圍變化可以忽略不計，若是超過10℃以上就必須加補(bǔ)償值，不同的工件補(bǔ)償值會存在差異。

1.4測量點(diǎn)數(shù)分析

如圖5所示，為摩擦環(huán)的手檢檢測方法，用標(biāo)準(zhǔn)錐規(guī)配合進(jìn)行摸高檢測，手檢是最基本的檢測方式，也是其它檢測方式設(shè)計的依據(jù)，其操作是否規(guī)范決定著檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。所以不僅要在檢測原理上進(jìn)行規(guī)范，而且在檢測細(xì)節(jié)也要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

由于摩擦環(huán)端面的平行度及平面度對檢測結(jié)果存在影響，圓周方向上各點(diǎn)測量均存在差異，因此在檢測過程中必須消除這些誤差。我們采用多點(diǎn)測量求平均值的方法消除這種誤差。一般在圓周方向上均勻測量四個位置，最為準(zhǔn)確，適用于小批量測量和對標(biāo)。但是對于大批量，四點(diǎn)測量不僅嚴(yán)重影響測量效率，勞動強(qiáng)度也較大，不適合。通過實驗發(fā)現(xiàn)，采用180°兩點(diǎn)測量的方法與四點(diǎn)測量差距較小，在可接受范圍內(nèi)。因此，大批量測量用180°兩點(diǎn)測量求平均值的方法。

對于小批量尤其對標(biāo)測量，不能采用180°兩點(diǎn)測量的方法。那么為了減少測量誤差，我們采用90°四點(diǎn)測量，四點(diǎn)測量可以很好的避免工件平面度與平行度帶來的影響。尤其內(nèi)摩擦環(huán)的測量，不僅平面度影響，而且工件每次的擺放也不一樣，四點(diǎn)測量就更有必要。表4可以看出，單點(diǎn)測量重復(fù)性差，準(zhǔn)確度低，四點(diǎn)平均值準(zhǔn)確度最高，兩點(diǎn)平均值準(zhǔn)確度比單點(diǎn)高，重復(fù)性也較好。

2 結(jié)論

經(jīng)過研究分析，用標(biāo)準(zhǔn)錐規(guī)檢測摩擦環(huán)錐口尺寸，主要控制以下幾個方面：

（1）按要求配重，避免沖擊力的影響;

（2）檢測溫度20±10℃，溫度變化太大，根據(jù)工件特性增加補(bǔ)償值;

（3）根據(jù)需要選擇四點(diǎn)測量和兩點(diǎn)測量;

（4）檢具精度、工件錐面是否存在碳布屑、檢測平臺是否平整等。

摩擦環(huán)的錐口尺檢測是否準(zhǔn)確，直接影響到同步器性能，通過對檢測細(xì)節(jié)分析及規(guī)范的完善，并控制影響因素，摩擦環(huán)錐口尺寸測量精度便得到保障，也會反饋到生產(chǎn)工序進(jìn)一步提升質(zhì)量。

作者簡介：

劉亞軍，男。