汽車同步器齒轂滑塊槽對稱度檢測裝置

謝小輝

（贛州群星機(jī)械有限公司，江西 贛州 341000）

汽車同步器齒轂滑塊槽相對于左右兩側(cè)的外花鍵齒有對稱度要求，在實(shí)際生產(chǎn)中，齒轂滑塊槽對稱度的檢測一直是一個(gè)難點(diǎn)?，F(xiàn)有手段一般采用游標(biāo)卡尺或三坐標(biāo)檢測，但用游標(biāo)卡尺檢測時(shí)，由于兩側(cè)花鍵齒面是漸開線，無法準(zhǔn)確取點(diǎn)測量，并且由于實(shí)際加工后的滑塊槽寬度不一，無法消除滑塊槽寬度變動(dòng)帶來的誤差，結(jié)果誤差較大，不能滿足生產(chǎn)要求。用三坐標(biāo)檢測則效率低，有時(shí)檢測的數(shù)據(jù)重復(fù)性差，且不能由操作工在生產(chǎn)線上使用，不太適合批量生產(chǎn)[1-2]。因此，如何設(shè)計(jì)一種能快速有效測量汽車同步器齒轂滑塊槽對稱度的精確測量裝置，是行業(yè)內(nèi)亟待解決的技術(shù)問題。

1 齒轂對稱度要求及測量方法

我公司生產(chǎn)的某型號(hào)同步器齒轂，要求寬度為 5.7 mm±0.05 mm的滑塊槽相對于兩側(cè)漸開線花鍵齒的對稱度為0.1 mm，如圖1所示。

圖1 汽車同步器齒轂滑塊槽對稱度要求

對稱度實(shí)際值可以按如下測量方法，如圖 2所示。數(shù)值a、b分別為滑塊槽兩側(cè)面與左右兩齒面之間的距離。為了更容易理解，可以簡化為對稱度實(shí)際值t=|a-b|/2，即a與b差值的絕對值的一半。由于兩側(cè)花鍵齒面是漸開線，如何準(zhǔn)確測量出a、b的實(shí)際值，成為準(zhǔn)確測量對稱度值的關(guān)鍵。

圖2 對稱度測量方法示意圖

2 檢具設(shè)計(jì)原理

如圖 3所示，由于齒轂滑塊槽寬度僅為5.7 mm，為了增加定位塊的強(qiáng)度，“凹”形定位塊和“凸”形定位塊設(shè)計(jì)成相互交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)對齒轂滑塊槽左右面的精確定位，其中“凹”形定位塊固定安裝在底板上，其左側(cè)面與滑塊槽的左側(cè)面緊密貼合；“凸”形定位塊可以左右滑動(dòng)，以消除滑塊槽的寬度不一帶來的誤差，其右側(cè)面則與滑塊槽的右側(cè)面緊密貼合[3]。

圖3 對稱度檢具設(shè)計(jì)原理示意圖

圓柱測量頭可以在水平橫向和垂直縱向兩個(gè)方向滑動(dòng)，以消除因同步器齒轂外花鍵齒厚大小不一致引起的測量誤差，并且通過彈簧的作用使前端的圓柱頭可靠地緊壓在同步器齒轂的齒槽中。圓柱測量頭的位移通過固定安裝在底板上的千分表顯示出來，即為數(shù)值a；然后將同步器齒轂反面放置，重復(fù)以上步驟，讀出反面放置時(shí)的千分表顯示的數(shù)值b，從而測量出對稱度值t=|a-b|/2[4-5]。

3 檢具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)置有四個(gè)腳墊 17的底板 1上面固定安裝有“凹”形定位塊13、橫向進(jìn)給絲杠16和橫向直線導(dǎo)軌3。橫向進(jìn)給絲杠16的滑臺(tái)上裝有“凸”形定位塊14，由于齒轂滑塊槽寬度僅為5.7 mm，為了增加定位塊的強(qiáng)度，“凹”形定位塊13和“凸”形定位塊14設(shè)計(jì)成相互交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)，用于定位齒轂滑塊槽的左右面。橫向直線導(dǎo)軌 3兩端設(shè)置有橫導(dǎo)軌擋板2，橫導(dǎo)軌擋板2安裝在底板1上，以防止導(dǎo)軌3的滑塊脫軌。橫向直線導(dǎo)軌3的滑塊上面安裝有導(dǎo)軌連接板4，導(dǎo)軌連接板4上安裝有縱向直線導(dǎo)軌15，縱向直線導(dǎo)軌15前端設(shè)置有縱導(dǎo)軌擋板 12，后端設(shè)置有彈簧支承柱 6，彈簧支承柱6安裝在彈簧擋板5上，縱導(dǎo)軌擋板12、彈簧擋板5和縱向直線導(dǎo)軌15均安裝在導(dǎo)軌連接板4上。彈簧支承柱6上放置有彈簧7?？v向直線導(dǎo)軌15的滑塊上面安裝有圓柱測量頭11。導(dǎo)軌連接板 4左側(cè)面安裝有檢測塊 8，檢測塊 8與千分表10測頭相接觸，千分表10固定在表支座9上，表支座9安裝在底板1上。安裝在縱向直線導(dǎo)軌15滑塊上的圓柱測量頭11通過縱向直線導(dǎo)軌15的滑塊可以在縱向滑動(dòng)，并通過彈簧 7作用力使圓柱測量頭11緊壓在同步器齒轂外花鍵齒槽上。由于縱向直線導(dǎo)軌15通過導(dǎo)軌連接板4安裝在橫向直線導(dǎo)軌3的滑塊上，通過橫向直線導(dǎo)軌3滑塊的橫向滑動(dòng)，還可以帶動(dòng)圓柱測量頭11橫向滑動(dòng)。這樣，圓柱測量頭11即可實(shí)現(xiàn)在橫向、縱向兩個(gè)方向滑動(dòng)，消除了因同步器齒轂外花鍵齒厚大小不一引起的測量誤差。相互交錯(cuò)的“凹”形定位塊和“凸”形定位塊可以實(shí)現(xiàn)對齒轂滑塊槽的精確定位，安裝在橫向進(jìn)給絲杠滑臺(tái)上的“凸”形定位塊通過滑臺(tái)的滑動(dòng)可以消除齒轂滑塊槽寬大小引起的誤差。檢具結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 檢具結(jié)構(gòu)示意圖

4 使用方式

如圖5所示，將同步器齒轂放置在底板1上，用手推動(dòng)同步器齒轂并使同步器齒轂的滑塊槽對準(zhǔn)并卡入相互交錯(cuò)的“凹”形定位塊13和“凸”形定位塊14中，通過旋轉(zhuǎn)橫向進(jìn)給絲杠16的旋鈕使“凸”形定位塊14向右滑動(dòng)拉緊，直至“凹”形定位塊13和“凸”形定位塊14分別與齒轂滑塊槽的左右兩側(cè)面完全貼合，實(shí)現(xiàn)對同步器齒轂滑塊槽的精確定位。同時(shí)，圓柱測量頭11通過橫向直線導(dǎo)軌3和縱向直線導(dǎo)軌15實(shí)現(xiàn)橫向、縱向兩個(gè)方向滑動(dòng)，并通過彈簧 7的作用使圓柱測量頭11可靠緊壓在同步器齒轂的齒槽中，然后讀出千分表10的讀數(shù)a，即反映出同步器齒轂外花鍵一側(cè)的齒槽至滑塊槽的距離。

圖5 使用方式示意圖

然后，將同步器齒轂反面放置在底板 1上，使同步器齒轂的同一滑塊槽對準(zhǔn)并卡入“凹”形定位塊 13和“凸”形定位塊14中，重復(fù)以上步驟，讀出千分表10的讀數(shù)b，即反映出同步器齒轂外花鍵另一側(cè)的齒槽至滑塊槽的距離。數(shù)值a與b差值的絕對值的一半即為該滑塊槽對外花鍵齒的對稱度實(shí)際值t值。

5 檢測方法的對比及結(jié)果驗(yàn)證

如圖 6所示，用游標(biāo)卡尺檢測時(shí)，游標(biāo)卡尺的測量爪在同步器齒轂外花鍵齒面需跨2齒取點(diǎn)，測量爪才能與滑塊槽側(cè)面貼合，但是這樣取點(diǎn)基準(zhǔn)與圖紙標(biāo)注的對稱度檢測基準(zhǔn)不一致，并且由于兩側(cè)花鍵齒面是漸開線，無法準(zhǔn)確取點(diǎn)測量，與檢測人員的檢測手法有很大關(guān)系，測量出的結(jié)果誤差也較大。由于受限于游標(biāo)卡尺的測量精度，該方法的測量精度只能達(dá)到0.02 mm。

圖6 游標(biāo)卡尺檢測

如圖 7所示，用三坐標(biāo)檢測時(shí)，外花鍵齒面的基準(zhǔn)是在跨 1齒的量棒上進(jìn)行取點(diǎn)，與圖紙標(biāo)注的對稱度檢測基準(zhǔn)一致，三坐標(biāo)的測量精度能達(dá)到0.001 mm。但在實(shí)際測量時(shí)，如果在齒轂滑塊槽表面取點(diǎn)不夠多或由于表面粗糙度較差時(shí)，則檢測的數(shù)據(jù)重復(fù)性較差，而且生產(chǎn)時(shí)無法在線使用。

圖7 三坐標(biāo)檢測

如圖 8所示，用齒轂滑塊槽對稱度檢測裝置檢測時(shí)，外花鍵齒面的基準(zhǔn)取點(diǎn)跨 1齒，與圖紙標(biāo)注的對稱度檢測基準(zhǔn)一致，檢測評(píng)價(jià)方法與齒轂對稱度的技術(shù)要求相同。經(jīng)過驗(yàn)證，測量結(jié)果與三坐標(biāo)的測量結(jié)果一致，測量精度可以達(dá)到0.001 mm，檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。不同于三坐標(biāo)只能在精測室由專業(yè)人員檢測，該檢測裝置簡單實(shí)用，可以在生產(chǎn)現(xiàn)場由操作工在線使用，能快速準(zhǔn)確地測量出汽車同步器齒轂滑塊槽的對稱度，提高了批量生產(chǎn)時(shí)的檢測效率。

圖8 齒轂滑塊槽對稱度檢測裝置檢測

6 結(jié)束語

該對稱度檢具的“凹”形定位塊和“凸”形定位塊相互交錯(cuò)，“凹”形定位塊固定在底板上，“凸”形定位塊通過滑臺(tái)的滑動(dòng)以消除滑塊槽寬大小引起的誤差，從而實(shí)現(xiàn)對齒轂滑塊槽的精確定位。圓柱測量頭通過水平橫向直線導(dǎo)軌和垂直縱向直線導(dǎo)軌可以實(shí)現(xiàn)在水平和垂直兩個(gè)方向滑動(dòng)，并通過彈簧作用力使圓柱測量頭緊壓在同步器齒轂外花鍵齒槽上，以消除齒轂外花鍵齒厚大小引起的測量誤差。通過固定在底板上的千分表，分別測出正反面兩次放置齒轂時(shí)的圓柱測量頭的位移a與b，從而得出對稱度的實(shí)際值。

該檢具設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)小巧，簡單實(shí)用，可以代替三坐標(biāo)的檢測，提高了批量生產(chǎn)時(shí)的檢測效率，適合批量生產(chǎn)時(shí)在線使用。汽車同步器齒轂滑塊槽對稱度的測量精度要求為0.01 mm，該檢具實(shí)際能達(dá)到的測量精度為0.001 mm，通過使用驗(yàn)證，檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)，解決了同步器齒轂滑塊槽對稱度在生產(chǎn)中的精確測量問題。