摩擦環錐口尺寸檢測分析

劉亞軍 白鵬超

【摘 要】摩擦環屬于薄壁圓環精密件，易變形，精度高，加工難度大。錐口尺寸為摩擦環的關鍵尺寸，精度達到±0.01mm，由于摩擦環結構的特殊性，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，而且檢測結果可靠度低。我公司摩擦環年產可達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，測量既要準又要快。本文針對碳布錐面摩擦環，進行深入研究，通過實驗及數據分析改進完善摩擦環錐口尺寸檢測方法，不僅可以達到快速準確測量的目的，對同步器乃至整個變速箱的性能提升也有著重要的意義。

【關鍵詞】摩擦環;錐口尺寸;檢測;錐規

【中圖分類號】T 【文獻標識碼】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鍵部件，而摩擦環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，摩擦環錐口尺寸尤為關鍵。由于錐口尺寸是錐面與端面的理論尖點直徑尺寸應用卡尺等難以測量，通用的測量方式有兩種，一種是三坐標直接測量直徑，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確測量;另外一種則是將錐口直徑尺寸轉化到高度方向上，用標準檢具對比測量錐口出入量（圖3）。碳布錐面摩擦環即采用第二種方法檢測，由于摩擦環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，分析數據和跟蹤同步器裝配質量，對配對檢測方法、檢具、標準等各方面進行優化與改進。

1 檢測分析

1.1檢測原理

如圖2所示，為摩擦環尺寸示意圖，標注有標準錐口尺寸（Φ）和錐面角度（8°）。圖3為錐口出入量即錐口尺寸轉化到高度方向上的測量方式。該測量方法是根據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為測量基準，測量工件端面與錐規的高度差（圖中D）。

根據三角函數關系，圖2中尺寸±0.1轉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會對檢測有較大的影響，那么錐規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果有著很明顯的影響。在沖擊力的影響下，內環基體的測量結果變小，外環的測量結果變大，因此在測量時必須考慮避免基體受到沖擊。

1.2.2碳布伸縮性研究

根據表2結果，對比表1，沖擊對碳布粘接后的摩擦環錐口出入量的測量結果影響更大，尤其內環，沖擊影響可達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，對同步器的裝配質量也有著極大的影響。因此，在檢測中避免沖擊至關重要。

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果也不同。計量溫度通常以20℃為標準溫度。實際測量時便要掌握溫度變化所引起來的尺寸變化規律。

圖4表明無論是內摩擦環還是外摩擦環，檢測結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測量點數分析

如圖5所示，為摩擦環的手檢檢測方法，用標準錐規配合進行摸高檢測，手檢是最基本的檢測方式，也是其它檢測方式設計的依據，其操作是否規范決定著檢測結果的準確性。所以不僅要在檢測原理上進行規范，而且在檢測細節也要進行標準化。

由于摩擦環端面的平行度及平面度對檢測結果存在影響，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，最為準確，適用于小批量測量和對標。但是對于大批量，四點測量不僅嚴重影響測量效率，勞動強度也較大，不適合。通過實驗發現，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。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。尤其內摩擦環的測量，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，單點測量重復性差，準確度低，四點平均值準確度最高，兩點平均值準確度比單點高，重復性也較好。

2 結論

經過研究分析，用標準錐規檢測摩擦環錐口尺寸，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，根據工件特性增加補償值;

（3）根據需要選擇四點測量和兩點測量;

（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。

摩擦環的錐口尺檢測是否準確，直接影響到同步器性能，通過對檢測細節分析及規范的完善，并控制影響因素，摩擦環錐口尺寸測量精度便得到保障，也會反饋到生產工序進一步提升質量。

作者簡介：

劉亞軍，男。