同步器齿套垂直度检测方法及在线检具研发

唐大春 刘波浪 抚平

摘要：针对现有同步器齿套检测工艺所存在的检测过程复杂，成本高，精度不稳定等诸多问题，开发了一款新型的工艺装备——同步器齿套垂直度在线检测夹具。介绍了这种装备的结构和原理，为汽车同步器生产厂家提供了一种新的检测装备。

关键词：同步器;垂直度误差;在线检测

1  同步器齿套垂直度要求及检测方法

为了保证汽车同步器齿套的使用性能，设计上一般都要求其内孔轴线与端面保证垂直，如图1所示。

同步器齿套垂直度检测要求分为两种情况，一种是要求每一个单个齿与齿套端面的垂直（这种情况主要是在热处理前，齿套没有变形时就可以看做是齿顶圆与端面垂直），另一种是要求齿套齿顶圆与齿套端面的垂直（这种情况是齿套真正要求检测垂直度），过去传统意义齿套垂直度检具指的是单齿与齿套端面的垂直，而齿套齿顶圆与齿套端面的垂直因为齿套在机械加工和热处理过程中各种因素作用下，齿套会有各种形式的变形，如：齿顶圆在径向上是不规则圆的变形，在轴向也有可能有锥度变形，端面有扭曲变形，理论上齿套齿顶圆与端面垂直度是齿顶圆的最小内切圆圆心与端面的垂直度，在传统上没有可以借鉴检具与设计方法，所以齿套齿顶圆与齿套端面的垂直度长期以来不得不用三坐标或圆柱度仪检测。

该齿套齿顶圆与齿套端面垂直度检具设计方法是与三坐标或圆柱度仪检测相同，都是齿套端面为测量第一基准，然后三坐标或圆柱度仪分别检测齿套上下两个截面所有的齿，测出两个截面最小内切圆的圆心，两个圆心连线与端面的垂直度就是要求齿套齿顶圆与齿套端面的垂直。

针对大批量生产状况采用仪器或设备在时间上是满足生产节拍需求的，我们开发了一款生产线上使用的检验夹具。

2  本在线检具的结构和原理

检具实现上述方法是用两个微锥顶尖（或称微锥心轴）分别定位于齿套上下端面，检具结构如图2，心轴在穿孔定位时，不论孔是否是规则的圆，心轴定位的一定是最小内切圆，下定位锥13的定位轴与测量体14的定位孔之间是由密珠轴承过度连接的，下定位锥13锥面与测量体14外圆面同轴，下定位锥13端面上有安装弹簧丝孔，在弹簧力作用下下定位锥13与测量体14之间可以轴向移动（原理弹性锥销定位），测量体14上下端面与外圆垂直，下定位锥13锥面也就与测量体14端面垂直，上定位锥11与悬臂梁4中衬套9孔之间由密珠轴承过度连接，上定位锥11可以上下移动和转动，上定位锥11转动轴与托板19上表面垂直，托板19上表面有平面轴承（平面轴承可以在平面上移动也可以转动）与测量体14下端面连接，所以上定位锥11转动轴与测量体14端面垂直。

检具工作原理：在测量齿套垂直度时，先确定齿套基准端面，然后将齿套基准端面朝向下方放入下定位锥13上，按下齿套直到齿套基准端面与测量体14上端面完全贴合，保证下定位锥13锥面和测量体14上端面同时与齿套定位，再将上定位锥11锥面穿入齿套上端齿顶圆内孔，在该检具定位夹紧中采用了手轮6自重加紧结构，（即定位加紧时手轮自重作用在齿套上）加紧后转动手轮6，因为齿套上截面中心与上定位锥11中心重合，而齿套下截面中心与下定位锥13重合，齿套基准端面与测量体14上端面完全貼合，上定位锥11转动轴与测量体14端面垂直，所以转动手轮6的结果是以齿套上截面齿顶圆中心投影在测量体14上端面上的点连线为轴转动，即以齿套基准面为垂直基面转动运动，因为下定位锥13锥面与测量体14外圆面同轴，如果齿套是垂直的千分表在测量测量体14外圆面时表指针不动，表明齿套下截面中心与上截面中心在基准面投影重合，齿套下截面中心与上截面中心在基准面投影不重合，转动手轮时千分表测量值是周期变化的，千分表最大变化值的一半就是齿套下截面中心与上截面中心在基准面投影的距离，就是测量齿套的垂直度。

夹持器省力卸载齿套机构：检具测量过程中一个衡量重要指标是避免人为因素影响，夹持器省力卸载齿套机构的夹持器不是用作加紧齿套，它是用来提上定位锥11和卸载手轮6自重，方便装卸齿套。

3  小结

该检具结构紧凑、操作方便，在生产线上使用能满足效率高、节拍短、对环境要求低等。并且，不再需要三坐标或圆度仪等高端设备，节约了成本和检测空间。现场使用获得了非常好的使用效果。目前，申请的国家发明专利正在审核中。

参考文献：

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