摩擦環(huán)錐口尺寸檢測分析獲獎科研報告

【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)，進行深入研究，通過實驗及數(shù)據(jù)分析改進完善摩擦環(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)

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)等各方面進行優(yōu)化與改進。

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℃以上就必須加補償值，不同的工件補償值會存在差異。

1.4測量點數(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行規(guī)范，而且在檢測細(xì)節(jié)也要進行標(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，四點測量不僅嚴(yán)重影響測量效率，勞動強度也較大，不適合。通過實驗發(fā)現(xiàn)，采用180°兩點測量的方法與四點測量差距較小，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°兩點測量的方法。那么為了減少測量誤差，我們采用90°四點測量，四點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，四點測量就更有必要。表4可以看出，單點測量重復(fù)性差，準(zhǔn)確度低，四點平均值準(zhǔn)確度最高，兩點平均值準(zhǔn)確度比單點高，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