同步器齒套垂直度檢測方法及在線檢具研發

唐大春 劉波浪 撫平

摘要：針對現有同步器齒套檢測工藝所存在的檢測過程復雜，成本高，精度不穩定等諸多問題，開發了一款新型的工藝裝備——同步器齒套垂直度在線檢測夾具。介紹了這種裝備的結構和原理，為汽車同步器生產廠家提供了一種新的檢測裝備。

關鍵詞：同步器;垂直度誤差;在線檢測

1? 同步器齒套垂直度要求及檢測方法

為了保證汽車同步器齒套的使用性能，設計上一般都要求其內孔軸線與端面保證垂直，如圖1所示。

同步器齒套垂直度檢測要求分為兩種情況，一種是要求每一個單個齒與齒套端面的垂直（這種情況主要是在熱處理前，齒套沒有變形時就可以看做是齒頂圓與端面垂直），另一種是要求齒套齒頂圓與齒套端面的垂直（這種情況是齒套真正要求檢測垂直度），過去傳統意義齒套垂直度檢具指的是單齒與齒套端面的垂直，而齒套齒頂圓與齒套端面的垂直因為齒套在機械加工和熱處理過程中各種因素作用下，齒套會有各種形式的變形，如：齒頂圓在徑向上是不規則圓的變形，在軸向也有可能有錐度變形，端面有扭曲變形，理論上齒套齒頂圓與端面垂直度是齒頂圓的最小內切圓圓心與端面的垂直度，在傳統上沒有可以借鑒檢具與設計方法，所以齒套齒頂圓與齒套端面的垂直度長期以來不得不用三坐標或圓柱度儀檢測。

該齒套齒頂圓與齒套端面垂直度檢具設計方法是與三坐標或圓柱度儀檢測相同，都是齒套端面為測量第一基準，然后三坐標或圓柱度儀分別檢測齒套上下兩個截面所有的齒，測出兩個截面最小內切圓的圓心，兩個圓心連線與端面的垂直度就是要求齒套齒頂圓與齒套端面的垂直。

針對大批量生產狀況采用儀器或設備在時間上是滿足生產節拍需求的，我們開發了一款生產線上使用的檢驗夾具。

2? 本在線檢具的結構和原理

檢具實現上述方法是用兩個微錐頂尖（或稱微錐心軸）分別定位于齒套上下端面，檢具結構如圖2，心軸在穿孔定位時，不論孔是否是規則的圓，心軸定位的一定是最小內切圓，下定位錐13的定位軸與測量體14的定位孔之間是由密珠軸承過度連接的，下定位錐13錐面與測量體14外圓面同軸，下定位錐13端面上有安裝彈簧絲孔，在彈簧力作用下下定位錐13與測量體14之間可以軸向移動（原理彈性錐銷定位），測量體14上下端面與外圓垂直，下定位錐13錐面也就與測量體14端面垂直，上定位錐11與懸臂梁4中襯套9孔之間由密珠軸承過度連接，上定位錐11可以上下移動和轉動，上定位錐11轉動軸與托板19上表面垂直，托板19上表面有平面軸承（平面軸承可以在平面上移動也可以轉動）與測量體14下端面連接，所以上定位錐11轉動軸與測量體14端面垂直。

檢具工作原理：在測量齒套垂直度時，先確定齒套基準端面，然后將齒套基準端面朝向下方放入下定位錐13上，按下齒套直到齒套基準端面與測量體14上端面完全貼合，保證下定位錐13錐面和測量體14上端面同時與齒套定位，再將上定位錐11錐面穿入齒套上端齒頂圓內孔，在該檢具定位夾緊中采用了手輪6自重加緊結構，（即定位加緊時手輪自重作用在齒套上）加緊后轉動手輪6，因為齒套上截面中心與上定位錐11中心重合，而齒套下截面中心與下定位錐13重合，齒套基準端面與測量體14上端面完全貼合，上定位錐11轉動軸與測量體14端面垂直，所以轉動手輪6的結果是以齒套上截面齒頂圓中心投影在測量體14上端面上的點連線為軸轉動，即以齒套基準面為垂直基面轉動運動，因為下定位錐13錐面與測量體14外圓面同軸，如果齒套是垂直的千分表在測量測量體14外圓面時表指針不動，表明齒套下截面中心與上截面中心在基準面投影重合，齒套下截面中心與上截面中心在基準面投影不重合，轉動手輪時千分表測量值是周期變化的，千分表最大變化值的一半就是齒套下截面中心與上截面中心在基準面投影的距離，就是測量齒套的垂直度。

夾持器省力卸載齒套機構：檢具測量過程中一個衡量重要指標是避免人為因素影響，夾持器省力卸載齒套機構的夾持器不是用作加緊齒套，它是用來提上定位錐11和卸載手輪6自重，方便裝卸齒套。

3? 小結

該檢具結構緊湊、操作方便，在生產線上使用能滿足效率高、節拍短、對環境要求低等。并且，不再需要三坐標或圓度儀等高端設備，節約了成本和檢測空間。現場使用獲得了非常好的使用效果。目前，申請的國家發明專利正在審核中。

參考文獻：

[1]徐達.探討漸開線花鍵量規的檢測與校對[J].科學技術創新，2019，03.

[2]張小強.花鍵的加工與檢測技巧[J].金屬加工（冷加工），2011，06.

[3]高友生.人字齒輪對稱度測量裝置.發明專利 CN201210476539.5.

[4]王慧芳.一種解決漸開線花鍵齒形定心問題的測量裝置 [J].機械工程師，2001，12.

[5]雷明偉，等.一種新型的齒輪相位檢測工裝[J].科技創新導報，2018，01.