摩擦環(huán)錐口尺寸檢測(cè)分析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

【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(cè)量困難較大，用一般的檢測(cè)方法不僅檢測(cè)效率低，而且檢測(cè)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(duì)于檢測(cè)能力就有著更高的要求，測(cè)量既要準(zhǔn)又要快。本文針對(duì)碳布錐面摩擦環(huán)，進(jìn)行深入研究，通過實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析改進(jìn)完善摩擦環(huán)錐口尺寸檢測(cè)方法，不僅可以達(dá)到快速準(zhǔn)確測(cè)量的目的，對(duì)同步器乃至整個(gè)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(cè);錐規(guī)

1T1R

Abstract：Frictionringbelongstothin-walledringprecisionparts，easytodeformation，highprecision，anddifficulttoprocess.Thesizeofconemouthisthekeydimensionoffrictionring，andtheprecisionisreached±0.01mm，becauseoftheparticularityoffrictionringstructure，themeasurementofconesizeisdifficult.Thegeneraldetectionmethodisnotonlylowindetectionefficiency，butalsoinlowreliabilityofdetectionresults.Ourcompanyhasmorethan10millionpiecesoffrictionringsannually.Forsuchlargequantitiesofworkpieces，thereishigherrequirementsfordetectioncapability，andthemeasurementshouldbeaccurateandfast.Thispaperstudiesthefrictionringofcarbonclothconesurfacedeeply.Throughexperimentsanddataanalysis，itisimportanttoimprovethemeasurementmethodofconesizeoffrictionring，whichcannotonlyachievethepurposeofrapidandaccuratemeasurement，butalsohasimportantsignificancefortheperformanceimprovementofsynchronizerandeventhewholegearbox.

Keywords：Frictionring;Conesize;Measurement;Conical

CLCNO.：TDocumentCode：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(cè)量，通用的測(cè)量方式有兩種，一種是三坐標(biāo)直接測(cè)量直徑，但是效率低只適合單件測(cè)量，并且只適合測(cè)量光滑的錐面，對(duì)于碳布錐面卻難以準(zhǔn)確測(cè)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(duì)比測(cè)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(cè)，由于摩擦環(huán)基體及碳布本身的特性，檢測(cè)受多種因素的影響，為提升檢測(cè)準(zhǔn)確度，我們從工件本身的特性及測(cè)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(duì)配對(duì)檢測(cè)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(cè)分析

1.1檢測(cè)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(cè)量方式。該測(cè)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(cè)量基準(zhǔn)，測(cè)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(cè)量難度更大。

1.2檢測(cè)變形驗(yàn)證

摩擦環(huán)在檢測(cè)錐口尺寸時(shí)，一般要求5公斤配重，碳布的伸縮性以及基體狀態(tài)會(huì)對(duì)檢測(cè)有較大的影響，那么錐規(guī)檢測(cè)時(shí)下落的沖量不同，碳布伸縮量也就不同，測(cè)量的錐口出入量即高度值也會(huì)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(duì)基體錐口出入量的測(cè)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(cè)量結(jié)果變小，外環(huán)的測(cè)量結(jié)果變大，因此在測(cè)量時(shí)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(duì)比表1，沖擊對(duì)碳布粘接后的摩擦環(huán)錐口出入量的測(cè)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(cè)量過程中不對(duì)沖擊進(jìn)行控制，測(cè)量誤差將會(huì)非常大，對(duì)同步器的裝配質(zhì)量也有著極大的影響。因此，在檢測(cè)中避免沖擊至關(guān)重要。

1.3溫度影響

在測(cè)量條件中，溫度會(huì)影響到測(cè)量精度，由于熱漲冷縮，同一工件在不同溫度條件下所測(cè)的結(jié)果也不同。計(jì)量溫度通常以20℃為標(biāo)準(zhǔn)溫度。實(shí)際測(cè)量時(shí)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(cè)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(jì)，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(huì)存在差異。

1.4測(cè)量點(diǎn)數(shù)分析

如圖5所示，為摩擦環(huán)的手檢檢測(cè)方法，用標(biāo)準(zhǔn)錐規(guī)配合進(jìn)行摸高檢測(cè)，手檢是最基本的檢測(cè)方式，也是其它檢測(cè)方式設(shè)計(jì)的依據(jù)，其操作是否規(guī)范決定著檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。所以不僅要在檢測(cè)原理上進(jìn)行規(guī)范，而且在檢測(cè)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(duì)檢測(cè)結(jié)果存在影響，圓周方向上各點(diǎn)測(cè)量均存在差異，因此在檢測(cè)過程中必須消除這些誤差。我們采用多點(diǎn)測(cè)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(cè)量四個(gè)位置，最為準(zhǔn)確，適用于小批量測(cè)量和對(duì)標(biāo)。但是對(duì)于大批量，四點(diǎn)測(cè)量不僅嚴(yán)重影響測(cè)量效率，勞動(dòng)強(qiáng)度也較大，不適合。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用180°兩點(diǎn)測(cè)量的方法與四點(diǎn)測(cè)量差距較小，在可接受范圍內(nèi)。因此，大批量測(cè)量用180°兩點(diǎn)測(cè)量求平均值的方法。

對(duì)于小批量尤其對(duì)標(biāo)測(cè)量，不能采用180°兩點(diǎn)測(cè)量的方法。那么為了減少測(cè)量誤差，我們采用90°四點(diǎn)測(cè)量，四點(diǎn)測(cè)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(cè)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(cè)量就更有必要。表4可以看出，單點(diǎn)測(cè)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(cè)摩擦環(huán)錐口尺寸，主要控制以下幾個(gè)方面：

（1）按要求配重，避免沖擊力的影響;

（2）檢測(cè)溫度20±10℃，溫度變化太