摩擦环锥口尺寸检测分析获奖科研报告

摩擦环锥口尺寸检测分析获奖科研报告

【摘要】摩擦环属于薄壁圆环精密件，易变形，精度高，加工难度大。锥口尺寸为摩擦环的关键尺寸，精度达到±0.01mm，由于摩擦环结构的特殊性，锥口尺寸的测量困难较大，用一般的检测方法不仅检测效率低，而且检测结果可靠度低。我公司摩擦环年产可达1000万件以上，如此大批量的工件，对于检测能力就有着更高的要求，测量既要准又要快。本文针对碳布锥面摩擦环，进行深入研究，通过实验及数据分析改进完善摩擦环锥口尺寸检测方法，不仅可以达到快速准确测量的目的，对同步器乃至整个变速箱的性能提升也有着重要的意义。

【关键词】摩擦环;锥口尺寸;检测;锥规

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

同步器是汽車变速箱里的关键部件，而摩擦环则是同步器上最为重要的零部件之一，其精度决定着同步器甚至变速箱的性能。作为高精度配合的尺寸，摩擦环锥口尺寸尤为关键。由于锥口尺寸是锥面与端面的理论尖点直径尺寸应用卡尺等难以测量，通用的测量方式有两种，一种是三坐标直接测量直径，但是效率低只适合单件测量，并且只适合测量光滑的锥面，对于碳布锥面却难以准确测量;另外一种则是将锥口直径尺寸转化到高度方向上，用标准检具对比测量锥口出入量（图3）。碳布锥面摩擦环即采用第二种方法检测，由于摩擦环基体及碳布本身的特性，检测受多种因素的影响，为提升检测准确度，我们从工件本身的特性及测量做了深入的研究，分析数据和跟踪同步器装配质量，对配对检测方法、检具、标准等各方面进行优化与改进。

1检测分析

1.1检测原理

如图2所示，为摩擦环尺寸示意图，标注有标准锥口尺寸（Φ）和锥面角度（8°）。图3为锥口出入量即锥口尺寸转化到高度方向上的测量方式。该测量方法是根据同步器装配原理以与工件相同锥口直径与锥面角度的锥规为测量基准，测量工件端面与锥规的高度差（图中D）。

根据三角函数关系，图2中尺寸±0.1转化到直径方向上的尺寸为：

（±0.1）÷（0.5÷tan8°）=（±0.028）

很明显，从高度到直径方向，尺寸公差范围变的更小，测量难度更大。

1.2检测变形验证

摩擦环在检测锥口尺寸时，一般要求5公斤配重，碳布的伸缩性以及基体状态会对检测有较大的影响，那么锥规检测时下落的冲量不同，碳布伸缩量也就不同，测量的锥口出入量即高度值也会存在差异。

1.2.1基体伸缩性研究

从表1可以看到，有无冲击对基体锥口出入量的测量结果有着很明显的影响。在冲击力的影响下，内环基体的测量结果变小，外环的测量结果变大，因此在测量时必须考虑避免基体受到冲击。

1.2.2碳布伸缩性研究

根据表2结果，对比表1，冲击对碳布粘接后的摩擦环锥口出入量的测量结果影响更大，尤其内环，冲击影响可达0.15mm以上，如果在测量过程中不对冲击进行控制，测量误差将会非常大，对同步器的装配质量也有着极大的影响。因此，在检测中避免冲击至关重要。

1.3温度影响

在测量条件中，温度会影响到测量精度，由于热涨冷缩，同一工件在不同温度条件下所测的结果也不同。计量温度通常以20℃为标准温度。实际测量时便要掌握温度变化所引起来的尺寸变化规律。

图4表明无论是内摩擦环还是外摩擦环，检测结果均随着温度的上升而增大，变化幅度为0.02/10℃，也就是温度小范围变化可以忽略不计，若是超过10℃以上就必须加补偿值，不同的工件补偿值会存在差异。

1.4测量点数分析

如图5所示，为摩擦环的手检检测方法，用标准锥规配合进行摸高检测，手检是最基本的检测方式，也是其它检测方式设计的依据，其操作是否规范决定着检测结果的准确性。所以不仅要在检测原理上进行规范，而且在检测细节也要进行标准化。

由于摩擦环端面的平行度及平面度对检测结果存在影响，圆周方向上各点测量均存在差异，因此在检测过程中必须消除这些误差。我们采用多点测量求平均值的方法消除这种误差。一般在圆周方向上均匀测量四个位置，最为准确，适用于小批量测量和对标。但是对于大批量，四点测量不仅严重影响测量效率，劳动强度也较大，不适合。通过实验发现，采用180°两点测量的方法与四点测量差距较小，在可接受范围内。因此，大批量测量用180°两点测量求平均值的方法。

对于小批量尤其对标测量，不能采用180°两点测量的方法。那么为了减少测量误差，我们采用90°四点测量，四点测量可以很好的避免工件平面度与平行度带来的影响。尤其内摩擦环的测量，不仅平面度影响，而且工件每次的摆放也不一样，四点测量就更有必要。表4可以看出，单点测量重复性差，准确度低，四点平均值准确度最高，两点平均值准确度比单点高，重复性也较好。

2结论

经过研究分析，用标准锥规检测摩擦环锥口尺寸，主要控制以下几个方面：

（1）按要求配重，避免冲击力的影响;

（2）检测温度20±10℃，温度变化太