一种用于差速器蝶形垫片的检具设计方法及检测方法与流程

本发明涉及汽车零部件检具设计方法技术领域，具体地指一种用于差速器蝶形垫片的检具设计方法及检测方法。

背景技术：

球面蝶形垫片广泛应用在汽车差速器上，其表面经热处理后具有较高的耐磨性，并且其球径大小对于装配和使用都非常重要。目前，球面蝶形垫片的球径检测手段主要采用三坐标测量仪检测或丹粉研磨法检测，采用三坐标测量仪，检测成本高，检测效率低，并且对操作者技术水平的要求也较高，对于大批量生产的球面蝶形垫片难以实现全检，只能采用抽检的方式进行检测，产品质量难以得到有效的保障。采用丹粉研磨法检测，对操作者技术水平的要求也较高，检测效率低，并且由于人为操作和判断的因素，也不适合用于大批量生产的全检。

为了解决上述技术问题，有专利号为“cn201520359404.x”的名为“球面蝶形垫片检测夹具”的中国实用新型专利，该专利介绍了一种检测夹具，包括下规体及上规体，下规体上设有圆柱体形的导向柱，凸模设置在导向柱的顶端，凸模中央设有定位盲孔；上规体的下端设有定位导向孔，定位导向孔的顶端设有凹模，上规体上设有导杆孔，导杆滑动套装在导杆孔中，导杆的下端设有圆锥形压头，压头延伸出凹模并抵在定位盲孔的底面上；千分表的轴套套装在夹套中并由抱箍压紧，夹套通过紧定螺钉定位压紧在所述导杆孔的上端，千分表的测针抵在导杆的上端。通过读取千分尺的数据，就可以判断检测蝶形垫片是否合格。球面蝶形垫片检测快速有效，提高检测效率。但这种方法需要需要上规体和下规体完全与蝶形垫片贴合，即一种规格的蝶形垫片就需要一套检测夹具，那为了保证设计的每套检测夹具能够与待检测的蝶形垫片配合，就需要一套完整的检测夹具设计方法，用于对蝶形垫片的检测夹具进行设计。

技术实现要素：

本发明的目的就是要解决上述背景技术提到的技术问题，提供一种用于差速器蝶形垫片的检具设计方法及检测方法。

本发明的技术方案为：一种用于差速器蝶形垫片的检具设计方法，其特征在于：设计用于检测差速器蝶形垫片的检具，包括用于支撑待检蝶形垫片的具有球形凹槽的测量体和放置于待检蝶形垫片上的测量球；

通过蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片内径尺寸公称值s和蝶形垫片内径尺寸公称值s的公差下限计算设计检具中测量球的球径m；通过蝶形垫片内径尺寸公称值s和蝶形垫片厚度尺寸公称值δ以及上述公称值对应的公差上限计算设计检具中测量体凹槽的球径n，并按照该设计参数制造用于检测蝶形垫片的检具。

进一步的根据蝶形垫片内径尺寸公称值s和蝶形垫片内径尺寸公称值s的公差下限计算设计检具中测量球的球径m，使蝶形垫片的中心孔内侧边缘贴合在设计测量球的下部球体外侧；

根据蝶形垫片内径尺寸公称值s和蝶形垫片厚度尺寸公称值δ以及上述公称值对应的公差上限计算设计检具中测量体凹槽的球径n，使蝶形垫片的中心孔外侧边缘贴合在设计测量体凹槽底面上。

进一步的所述测量球的球径m的确定方法为：

m＝s+a

其中：m—检具中测量球的球径；

s—蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片内径尺寸公称值；

a—蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片内径尺寸公称值的公差下限。

进一步的所述测量体凹槽的球径n的确定方法为：

n＝s+b+2δ+2f

其中：n—检具中测量体球形凹槽的球径；

s—蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片内径尺寸公称值；

b—蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片内径尺寸公称值的公差上限；

δ—蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片厚度尺寸公称值；

f—蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片厚度尺寸公称值的公差上限。

一种差速器蝶形垫片的检测方法，其特征在于：根据蝶形垫片设计参数设计制造用于检测蝶形垫片的检具，包括用于支撑待检蝶形垫片的具有球形凹槽的测量体和放置于待检蝶形垫片上的测量球，所述检具的测量球的球径m和测量体凹槽的球径n根据蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片内径尺寸公称值s和蝶形垫片厚度尺寸公称值δ以及上述公称值对应的公差下限和公差上限得到；

检测时，将待检蝶形垫片的凸面放置在测量体的凹槽内使待检蝶形垫片中心孔外侧边缘贴合在凹槽底面上，将测量球放置在待检蝶形垫片的凹面内使待检蝶形垫片中心孔内侧边缘贴合在测量球下部外侧，测量计算测量体凹槽底面至测量球顶面距离h，通过h判断待检蝶形垫片是否合格。

进一步的测量计算测量体凹槽底面至测量球顶面距离h的方法为：转动待检蝶形垫片和测量球，使三者充分接触，测量测量体底面至测量球顶面的高度，减去测量体底面至凹槽底面的高度获得一高度值；再次转动待检蝶形垫片和测量球，测量计算获得另一高度值；反复进行，选取最小的高度值作为h。

进一步的所述通过h判断待检蝶形垫片是否合格的方法为：根据蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片内径尺寸公称值s、蝶形垫片厚度尺寸公称值δ和蝶形垫片中心孔尺寸公称值a以及上述公称值对应的公差下限和公差上限确定符合蝶形垫片设计标准的最大值hmax和最小值hmin，当h处于最大值hmax和最小值hmin时，证明待检蝶形垫片是合格的，否则为不合格。

进一步的所述最大值hmax和最小值hmin的计算方法为：

其中：hmax——符合蝶形垫片设计标准的从测量体凹槽底面至测量球顶面的最大高度；

hmin——符合蝶形垫片设计标准的从测量体凹槽底面至测量球顶面的最小高度；

s——蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片内径尺寸的公称值；

a——蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片内径尺寸的公称尺寸公差下限；

b——蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片内径尺寸的公称尺寸公差上限；

a——蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片中心孔孔径尺寸的公称值；

c——蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片中心孔孔径的公称尺寸公差下限；

d——蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片中心孔孔径的公称尺寸公差上限；

δ——蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片厚度尺寸的公称值；

e——蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片厚度尺寸的公称尺寸公差下限；

f——蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片厚度尺寸的公称尺寸公差上限。

本发明通过依据差速器蝶形垫片的设计参数来设计检具，得到的检具能够更好的反映蝶形垫片的实际情况，且检具本身极为简单，能够极大程度提高蝶形垫片检测效率，本发明的设计方法提高了蝶形垫片的检测精度，降低了检具制造的难度，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本发明蝶形垫片、测量体、测量球几何关系示意图(o1为测量球球心)；

图2：本发明蝶形垫片、测量球几何关系示意图(o2为蝶形垫片球心)；

图3：本发明蝶形垫片、测量体几何关系示意图(o3为测量体凹槽的球心)；

其中：1—蝶形垫片；2—测量体；3—测量球。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，为本实施例的差速器蝶形垫片结构示意图，本实施例的蝶形垫片1的设计参数中最主要的是三个参数，分别为蝶形垫片1设计参数中的蝶形垫片内径(本实施例的内径为蝶形垫片内侧直径，即蝶形垫片面向球心一侧至球心的距离的2倍)尺寸α、蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片中心孔孔径尺寸β和蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片厚度尺寸γ，其中蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片内径尺寸α的公称值为s，内径尺寸的公称尺寸公差下限为a，内径尺寸的公称尺寸公差上限为b；蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片中心孔孔径尺寸β的公称值为a，中心孔孔径尺寸的公称尺寸公差下限为c，中心孔孔径尺寸的公称尺寸公差上限为d；蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片厚度尺寸γ的公称值为δ，厚度尺寸的公称尺寸公差下限为e，厚度尺寸的公称尺寸公差上限为f。以上参数均为蝶形垫片的设计参数，可以直接通过设计图纸获得。

设计制造检具，检具包括以具有球形凹槽的测量体2和一球形的测量球3，设计检具是要确定测量体2的凹槽的球径n(本实施例的球径n指凹槽的直径)和测量球3的球径m(本实施例的球径m指测量球的直径)，本实施例的设计方法是根据蝶形垫片设计参数中的蝶形垫片内径尺寸公称值s和蝶形垫片厚度尺寸公称值δ以及上述公称值对应的公差下限和公差上限来确定测量体的凹槽的球径n和测量球的球径m，具体的计算方法如下：

m＝s+a

n＝s+b+2δ+2f

根据上述公式设计制造测量体和测量球，这样设计的检具中测量球3和测量体2能够保证在待检蝶形垫片检测过程中，待检蝶形垫片的中心孔外侧边缘能够完全贴合在测量体2凹槽的底面上，即待检蝶形垫片与测量体2凹槽为内切状态，待检蝶形垫片的中心孔内侧边缘能够完全贴合在测量体2的下半部分球体外侧，即测量体2的下半部分球体内切于待检蝶形垫片。

测量球3和测量体2制造完成后，开始对待检蝶形垫片进行检测，具体的检测方法如下：

将测量体2置于水平台上，将待检蝶形垫片1放于测量体2内，调整位置，涂抹红胆粉，放置测量球3，转动测量球3，使测量体2、待检蝶形垫片1以及测量球3充分接触。测量测量体2凹槽底面到测量球3顶面距离h，如满足范围(hmin，hmax)则工件合格，如不满足，则工件不合格。若测量水平台至测量球3顶面之间的高度尺寸，需在高度测量尺寸上减去测量体2凹槽底面到水平台距离尺寸，同时可根据红胆粉的均匀程度做定性分析。

实际测量时，需要反复测量多次，转动待检蝶形垫片1和测量球3，使三者充分接触，测量测量体2底面至测量球3顶面的高度，减去测量体2底面至凹槽底面的高度获得一高度值；再次转动待检蝶形垫片1和测量球3，测量计算获得另一高度值；反复进行，选取最小的高度值作为h。

如图2～3所示，当本实施例的待检蝶形垫片按照上述流程进行检测时，测量球3放置于待检蝶形垫片1上，测量球3的底面会侵入待检蝶形垫片1的中心孔中，将侵入到中心孔中的高度定义为δ1，将测量球底面至测量体凹槽底面的距离定义为δ2，计算可得：

然后依据几何关系，代入到高度h计算公式中，得到：

h＝m+γ-(δ1-δ2)

由此可见，h的计算公式为：

根据上式，将蝶形垫片设计参数代入到上式进行函数分析，可知符合蝶形垫片设计标准的从测量体凹槽底面至测量球顶面的最大高度hmax可按照下述公式计算得到：

可知符合蝶形垫片设计标准的从测量体凹槽底面至测量球顶面的最小高度hmin可按照下述公式计算得到：

实际测量时，只要将测得的h与最大值hmax和最小值hmin进行比对，就可以判断待检蝶形垫片是否合格。

以具体实施例为例，蝶形垫片的设计参数中，蝶形垫片内径尺寸α为蝶形垫片中心孔孔径尺寸β为蝶形垫片厚度尺寸γ为δ1±0.02。

检具的设计尺寸为：测量球球径m为97.6，确认在尺寸范围为(97.6,97.7)内均大于m，两者(即蝶形垫片内径尺寸的最大值以及最小值均大于测量球球径,由于测量球尺寸的选取使取值范围内的垫片与测量球的接触情况均属于内相切)接触情况一致，。

测量体的凹槽球径n为97.6+0.1+(1+0.02)*2，确认蝶形垫片外径尺寸为(99.58,99.74)，均小于测量体球径尺寸，两者(即蝶形垫片外径尺寸的最大值和最小值均小于测量体球径尺寸)接触情况一致。

根据前述的高度尺寸要求，则则符合设计标准的高度最大值hmax为98.6190，高度最小值hmin为98.5785，然后按照上述流程检测待检蝶形垫片。

当待检蝶形垫片测量的高度处于(98.5785,98.6190)之间时，证明待检蝶形垫片是合格的，否则就是不合格。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。