CN102282617B - 公差环的过程控制 - Google Patents

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Abstract

一种过程控制方法包括相对于一个内部部件(54)和一个外部部件(52)之一来约束一个公差环(56)。该公差环包括一个弹性材料的环形带，该环形带具有从其上径向地突出的多个突出部(70)。另外，该方法包括相对于该受约束的公差环来移动该内部的或外部的部件中的另一个，以便在该内部的与外部的部件之间压缩该公差环的这些突出部，并且相应地继续移动该内部的或外部的部件而越过这些突出部。该方法进一步包括测量该继续移动所要求的一个力，并且将这个力用于过程控制。

Description

公差环的过程控制
技术领域
本披露涉及用于安装在相匹配的内外部件之间的公差环的过程控制。
背景技术
使用公差环将相匹配的内部的和外部的部件连接在一起是已知的。公差环用途的一个实例是用在硬盘驱动器(HDD)的枢轴支架中，在此这个公差环被夹在一个支承壳体与在头部促动臂中的一个孔之间，并且在两者之间提供轴向的保持力。使用公差环使得能够减轻匹配部件的制造公差、减少组装时间、能够容易地拆分以便再度使用、并且可以改进共振性能。
重要的是，这些匹配部件之间的配合足以保证在操作过程中在它们之间没有轴向的(即线性的)滑移。因此，令人希望的是监测制造出的公差环，以保证被称为初始滑移力的这种力处于可接受的参数范围内，在这种力之下使有待将公差环组装在它们之间的这些匹配部件之间发生线性滑移。
发明内容
用于确定初始滑移力的一种方法测量了在一个公差环与一个环量规的预组装件之内移动一个插塞量规所要求的峰值力(称为峰值组装力)。以这种方式测试一个制造出的公差环样品，并且，如果确定峰值组装力超出了可接受的边界，那么就调整制造过程以进行补偿，从而使得后续生产的公差环提供处于可接受边界之内的峰值组装力。
然而，峰值组装力可以受组件特征的影响，如弹性形变、塑性形变、粗糙度以及变形效应，而这些都不影响轴向的滑移力。例如，已经发现，当插塞量规的头部与公差环的一个突出脊进行初接触并且要求能量来使脊变形从而使计量器能够在其上滑移时，可能出现组装力的峰值。当组装了公差环并进行使用时，没有体验到这种作用，因此这与初始滑移力是不相关的。还已经发现，峰值组装力是受预组装件表面处理步骤(如钝化)影响的。由于优选的是在表面处理之前向公差环上施加过程控制措施以便保证尽可能快地检测到在该过程中的错误，所以表面处理步骤对峰值组装力测量的影响是令人不希望的。相应地，峰值组装力没有给出初始滑移力的一个真实表示，并且因此是不可靠的。
一旦计量器相对于受约束的公差环的移动越过了这个公差环的突出部，组装力就可以变得基本上恒定。这种测量到的力(可以称之为剩余组装力)具有比峰值组装力更强的与初始滑移力的相关性。并且它更不容易受到表面处理步骤(如钝化)的影响。
在一个实施方案中，提供了一种过程控制方法，其中一个内部的或外部的部件相对一个受约束的公差环移动，从而使得该移动部件越过该公差环的突出部，并且测量实现这种移动所要求的力。
更具体地说，在一个第一方面，一种过程控制方法包括以下步骤：
(a)相对一个内部的部件以及一个外部的部件之一约束一个公差环，该公差环包括一个弹性材料的环状带，该环状带具有从其上径向地突出的多个突出部；
(b)相对该受约束的公差环移动该内部的或外部的部件中的另一个，以便在该内部的与外部的部件之间压缩该公差环的这些突出部；
(c)对应地继续移动该内部的或外部的部件而越过这些突出部；
(d)测量为了实现在步骤(c)中的这种继续移动所要求的力；并且
(e)将在步骤(d)中测量的这个力用于过程控制。
在以上讨论的先有方法中，使插塞量规穿过一个被约束在环量规之内的公差环，这样使得环接触表面的前缘(即前进边缘)从该公差环的一侧行进到另一侧。测量实现这种移动所要求的最大的力(峰值组装力)并且将其作为初始滑移力的代表。
然而，在这个第一方面中，对于使该移动的部件(内部的或外部的部件)继续移动而越过一个受约束的公差环的这些突出部所要求的组装力进行测量，并且将其用于过程控制中。这种过程控制可以是一种制造公差环的方法的过程控制，而受约束的公差环是根据这种制造方法制造出的一个样品公差环。该过程控制可以是统计性过程控制，并且该方法可以包括对在步骤(d)中测量的力进行统计分析。例如，该方法可以包括编制一个过程控制图表的步骤，该图表包括在步骤(d)中测量的力。可以对多个样品公差环中的每一个执行该过程控制方法的步骤(a)至(d)，并且步骤(e)可以包括使用在步骤(d)中测量的这些力来对这些公差环中的每一个进行过程控制。
在步骤(d)中测量的力典型地是为了实现在一个恒定速度下继续移动所要求的力。这种继续移动优选地是沿一个预先确定的距离进行的移动。可替代地，在步骤(d)中测量的力可以是为了实现根据一个预先确定的可变速度特征曲线进行继续移动所要求的力。
在步骤(d)中测量的力可以用于确定所测试的公差环是否将为这些匹配部件之间的线性(即轴向上的，而非旋转的)滑移提供可接受的抵抗力，该公差环被组装在这些匹配部件之间。如果滑移抵抗力是不可接受的，那么可以对该制造过程做出修改以确保后续生产的公差环提供可接受的滑移抵抗力。
滑移抵抗力可以由初始滑移力来代表，初始滑移力是轴向的合力，必须将它施加到这些匹配的内部的和外部的部件上才能在它们之间产生滑移。如果初始滑移力过小，这些部件可能在使用过程中分离；如果它过大，则组装/分解将是困难的。因此令人希望的是对这一参数进行控制。
该方法可以包括从测量的力数据确定一个组装力(剩余组装力)，并且将这个组装力用于过程控制。具体而言，该过程控制可以包括使用在组装力与初始滑移力之间的一种预先确定的相关性来确定该组装力是否与多个预先确定的限度之内的一个初始滑移力相对应。
当该移动部件已经行进到越过这些突出部时，即在继续移动步骤的过程中，所测量的力已经被发现是接近于恒定的。该方法可以包括从这些力的数据通过计算一个平均的、或最佳拟合的力来确定这个组装力(剩余组装力)。例如，这些力的数据可以表示为一个图表的形式，并且可以从用于代表来自步骤(c)的力数据的这个图表的一部分中产生的一个最佳拟合线来确定该组装力。可替代地，该方法可以包括在步骤(c)进行单次的力的测量并且将这个力作为该组装力。
在组装力(剩余组装力)与初始滑移力之间的相关性可以基于由实验获得的经验数据来确定。例如，可以测试多个公差环中的一个样品，以便确定组装力(通过上述方法)以及初始滑移力(通过已知的方法)两者，并且将所获得的数据用于确立这两个参数之间的关系。
在该第一方面中，在该移动部件已经遇到该公差环的这些突出部之后，它继续行进这样使得它伸出而越过这些突出部。在这种继续的移动中，该移动部件可以伸出而越过所有的突出部。例如，在该公差环具有多排突出部的情况下，该移动部件可以继续行进使得它伸出而越过突出部的所有排，即越过在行进方向上遇到的最后一排的突出部。该移动部件的行进程度可以通过该部件的匹配表面的前缘(即，在相对移动过程中首先与这些突出部相接触的该内部的或外部的部件的部分)来确定。也就是说，步骤(c)可以对应地包括该内部的或外部的部件的继续移动，这样使得这个部件的匹配表面的前缘伸出而越过这些突出部，即，使得该前缘的轴向位置在行进方向上超出这些突出部。该移动部件的匹配表面是在该公差环的突出部的压缩过程中与该公差环相接触的内部表面(外部的部件)或外部表面(内部的部件)。
该公差环可以包括弹性材料的一个带状物或条状物，例如一种金属，像弹簧钢，它的末端朝向彼此以形成一个环。该条状物的这些末端可以由一个间隙分开、可以彼此相接、或者可以重叠。可以将这些突出部沿着这条材料安排在一个或多个排(行)中，以便当该条状物弯曲成一个环形带时形成圆周系列。它们可以或者从该环向外延伸或者朝向该环的中心向内延伸。这些突出部可以是压制成形的或者滚压成形的。它们可以是多种形式，有可能是规则的形式，如皱纹、脊、波状或指状。带状物的非成形区域可以被称作未成形区域。在具有突出部的一个圆周排的实施方案中，该公差环可以包括两个环形的未成形区域，在突出部的排与该公差环的每一个边缘之间各有一个。在具有突出部的多个圆周排的实施方案中，该公差环可以在突出部的每一排之间、以及在每一个最外部的排与该公差环的相邻边缘之间包括一个环形的未成形区域。
在该过程控制方法中，该公差环被定位在该内部的与外部的部件之间的环形空间中，这样这些突出部在这些部件的匹配表面之间被压缩。在所有突出部都向外延伸的实施方案中，该外部部件的匹配表面与这些突出部邻接，而该内部部件的匹配表面与这些未成形区域邻接。可替代地，在所有突出部都向内延伸的实施方案中，该内部部件的匹配表面与这些突出部邻接，而该外部部件的匹配表面与这些未成形区域邻接。
该公差环的每一个突出部用作一个弹簧并且抵抗这些匹配部件施加的一个径向力，由此在它们之间提供一种过盈配合。当由环传递扭矩时，该内部的或外部的部件的转动将在另一部件中产生类似的转动。如果这些部件之间的合扭矩超过一个阈值，将发生转动滑移。同样地，任何一个部件的线性移动将在外部部件中产生类似的线性移动，因为只要线性合力小于初始滑移力，线性力就被这个环传递。
可以相对于内部的或外部的部件来约束该公差环，这样使得在至少一个轴向方向上防止在公差环与这个部件之间的相对轴向移动。
在某些实施方案中，步骤(c)可以包括对应地继续移动这个内部的或外部的部件而越过公差环。也就是说，可以继续这种移动，直至该移动部件伸出而超出该公差环之后。
在该过程的步骤(a)中，该公差环优选地被约束在该外部部件中。在这样的实施方案中，在步骤(b)中相对该受约束的公差环移动的是内部部件。
步骤(d)可以包括测量在步骤(b)和(c)两者中所要求的力。所测量的力典型地是以一个恒定速度相对该受约束的公差环移动该移动部件所要求的力。这可能是以下情况，即公差环与轴(或孔)的一个预组装件有待在一个恒定速度通过相对移动来与一个孔(或轴)进行组装。可替代地，所测量的力可以是根据一个预先确定的可变速度特征曲线相对该受约束的公差环移动该移动部件所要求的力。这可能是合适的，即公差环与轴(或孔)的一个预组装件有待在一个可变速度通过相对移动来与一个孔(或轴)进行组装。例如，该移动部件可以在遇到这些突出部之前相对于公差环以一个第一速度行进，并且一旦它已经遇到了这些突出部并且在它伸出而越过它们之后以一个第二速度行进。这个移动部件优选地是在测量步骤过程中沿一个预先确定的距离进行移动。
所测量的力数据可以表示为一个图表的形式，并且剩余组装力可以通过分析该图表而确定。例如，代表来自步骤(c)的力数据的图表的一部分可以通过产生一条最佳拟合线以确定组装力而得到解释。
步骤(c)中的插塞量规或环量规的线性移动优选地是0.1mm或更大。在优选的实施方案中，该内部部件是一个插塞量规，而该外部部件是一个环量规。
在一个第二方面，一种过程控制方法包括以下步骤：
(a)相对一个内部的部件或者一个外部的部件之一约束一个公差环，该公差环包括一个弹性材料的环状带，该环状带具有多个从其上径向地突出的突出部；
(b)相对该受约束的公差环移动该内部的或外部的部件中的另一个，以便在该内部的与外部的部件之间压缩该公差环的这些突出部；
(c)对应地继续移动该内部的或外部的部件而越过该公差环；并且
(d)测量为了实现在步骤(c)中这种继续移动所要求的力。
在以上讨论的先有方法中，使该插塞量规穿过一个被约束在该环量规之内的公差环，这样使得环接触表面的前缘(即，前进边缘)从该公差环的一侧移动到另一侧，但是不再继续行进。对实现这种移动所要求的最大的力(峰值组装力)进行测量并且将其作为初始滑移力的代表。
然而，在第二方面的这种方法中，继续该移动部件的行进，这样使得它延伸而越过该公差环(步骤(c))，并且所测量的是为了实现这种继续移动(步骤(d))所要求的力。
当该移动部件已经行进而越过该公差环时，即在继续移动步骤的过程中，所测量的力已经被发现是接近于恒定的。该方法可以包括从这些力的数据通过计算一个平均的、或最佳拟合的力来确定组装力。例如，这些力的数据可以表示为一个图表的形式，并且可以从用于代表来自步骤(d)的力数据的这个图表的一部分中产生的最佳拟合线来确定组装力。可替代地，该方法可以包括在步骤(d)进行单次的力测量并且将这个力作为组装力。
在该移动部件已经行进到该公差环的远侧之后，它继续行进使得它伸出而越过该公差环。如在第一方面一样，继续移动是指在步骤(c)的移动是该部件相对于该受约束的公差环的移动的一种继续。然而，在第二方面的步骤(c)中，在该移动部件已经行进穿过该公差环之后继续这种移动，这样使得该移动部件离开该公差环的限制，即使得该移动部件在轴向上伸出而越过该公差环的一个轴向边缘。该移动部件的行进程度可以通过该部件的匹配表面的前缘来确定。因此，步骤(c)可以包括对应地继续移动该外部的或内部的部件，这样使得其匹配表面的前缘伸出而越过该公差环。该移动部件的匹配表面是在该公差环突出部的压缩过程中与该公差环相接触的内部表面(外部的部件)或外部表面(内部的部件)。
在步骤(c)的继续移动之前，在步骤(b)中该内部的或外部的部件可以对应地行进该公差环的整个轴向范围。因此，该插塞量规可以从该公差环的一侧行进到另一侧并且越过，这些全部在一次继续的移动中。
第二方面的这种方法可以包括以下步骤：
(e)将步骤(d)中测量的力用于过程控制。
以上关于第一方面说明的这些可任选的或优选的特征同等地适用于第二方面。具体而言，第二方面的步骤(e)的过程控制可以具有第一方面的步骤(e)的过程控制的任何特征，并且在第二方面的步骤(d)测量的力可以如在第一方面的步骤(d)测量的力那样进行确定和/或分析。
在一个第三方面，一种制造公差环的方法包括以下步骤：
(a)根据一种制造过程来制造多个公差环，每一个公差环包括一个弹性材料的环状带，该环状带具有多个从其上径向地突出的突出部；
(b)从在步骤(a)中制造的这些公差环中选择一个制造出的样品公差环；
(c)对该制造出的样品公差环进行第一或第二方面的过程控制方法；并且
(d)如果所测量的、为了实现该继续移动所要求的力是在多个预先确定的限度之外，则修改该制造过程。
该方法可以包括重复进行该方法中的步骤(b)、(c)和(d)，直至发现一个样品公差环的所测量的力是处于预先确定的限度之内。
对制造过程的修改可以包括改变制造出的公差环的标称参数。例如，它可以包括减小或增大这些制造出的公差环的标称直径、或者增加或减少这些突出部的高度。
在一个第四方面中还提出了用于进行第一和第二方面的过程控制方法的一种装置，该装置包括：
具有一个最外部的匹配表面的一个插塞量规；
一个环支撑构件，包括：具有一个孔的一个环量规，该孔带有用于约束一个公差环的一个最内部的匹配表面，该插塞量规可以被接收在该孔中；以及一个基部，该基部支撑该环量规并具有一个空腔，该空腔是与该孔的一端对齐的并且其大小被确定为若该插塞量规从该孔中伸出则接收该插塞量规；以及
一个测力器，该测力器被安排为用来测量使该插塞量规移动穿过该环量规的孔所要求的力。
该装置与以上讨论的已知的力测量装置的不同之处在于，该插塞量规的头部可以从该孔的远侧露出。这使得能够测量剩余组装力，即一旦该插塞量规的头部已经从孔中露出时移动该插塞量规所要求的力。
该插塞量规的匹配表面的直径是小于该孔的匹配表面的直径，这样使得在它们之间它们限定了一个环形空间。该环形空间在径向上的宽度优选地是小于在一个公差环被约束在该环形空间之前在其径向上的厚度。因此，在该环形空间之内的一个公差环的这些突出部被压缩，这样使得该公差环抵抗在该插塞量规与孔之间的相对轴向移动。
在该基部中的空腔优选地具有0.1mm或更大的深度，以便使得该插塞量规的头部能够从该孔伸出至少0.1mm。
可以安排该测力器来测量移动该插塞量规以使得它伸出而超过一个公差环的这些突出部所要求的力。可替代地、或者另外地，可以安排该测力器来测量移动该插塞量规以使它伸出而超过该公差环；也就是说，从其头部已经行进了该孔的整个轴向范围的一个位置到头部已经从该孔中显露的一个位置所要求的力。以这种方式，该测力器可以被适配为测量剩余的组装力。
该环量规与环支撑部分的基部优选地是分离的构件。这使得能够使用现有的环量规，并且还意味着具有环支撑部分的环量规可以与具有不同尺寸的孔的环量规互相交换的。该环支撑部分可以是可替代地形成为一体。如果该环量规与基部是分离的构件，那么该基部可以具有一个凹陷的座部分，该环量规可以安放在其中。这个座部分可以起到将空腔和孔对齐的作用。
该环支撑部分可以包括用于在使用过程中限制该公差环相对该孔的轴向移动的装置。这种装置可以包括从该孔的匹配表面径向地向内延伸的一个或多个构件。该一个或多个构件可以径向地向内突出，以便延伸越过孔的匹配表面、但是不远至该插塞量规的匹配表面，以便不限制该插塞量规进入该空腔的通道。该一个或多个构件可以包括在它们的径向最内部边缘上的多个直立的唇部分，这些唇部分用于定位一个公差环的末端。
例如，该环支撑部分可以包括在该孔内的一个周边架或壁架。该壁架可以在使用过程中支撑该公差环的一个末端，并且由此防止在该插塞量规的行进方向上的轴向移动。该壁架可以围绕该孔的圆周的至少一部分延伸。它可以完全围绕该孔的圆周延伸。该壁架可以具有用于将一个公差环的末端定位在该壁架上的一个在圆周上延伸的唇。该唇可以从该壁架的径向最内部的边缘向上突出。
在基部与环支撑部分的环量规不是整体形成的多个实施方案中，该基部可以包括一个圆柱形的凹陷，该凹陷基部的一个径向外部的环形部分形成一个座部分，该环量规安放在该座部分中，并且该凹陷基部的一个径向内部的环形部分形成一个用于支撑一个公差环的、在圆周上延伸的壁架。该基部可以包括围绕该壁架的内直径的圆周延伸并且从该凹陷基部突出的一个环形凸起。以这种方式，该环形凸起可以起到将一个公差环的末端定位在该壁架上的作用。该凹陷和环形凸起优选地是在轴向上与该基部的空腔对齐。
可以将与上述提议有关的多个优选的或可任选的特征或者单独地或者组合地应用到本披露的任何方面上。
附图说明
通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域技术人员变得清楚。
图1示出了一个常规的硬盘驱动器枢轴支架的平面图，它包括一个公差环；
图2示出了沿着在图1中所示的硬盘驱动器枢轴支架的线2-2截取的一个截面；
图3示出了在图1中所示的硬盘驱动器枢轴支架的臂与套管枢轴之间的连接的一个放大图；
图4示出了根据本披露的一个实施方案的装置；
图5示出了组装力(以标准磅(lb)计)对图4的插塞量规的位移(以mm计)做出的图以及一个对应的截面图，该截面图示出了该位移如何对应于该插塞量规的前缘相对于被约束在图4的环量规之内的一个公差环的位置；
图6示出了对二十个公差环样品的剩余组装力、峰值组装力、以及初始滑移力的直接比较；
图7示出了初始滑移力对剩余组装力做出的图；
图8示出了初始滑移力对峰值组装力做出的图；并且
图9A至图9D对应地示出了对钝化的(9B和9D)以及未钝化的(9A和9C)公差环所测量的峰值(9A和9B)以及剩余(9C和9D)组装力的分布。
在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。
具体实施方式
图1示出了一个已知的硬盘驱动器枢轴支架30，该硬盘驱动器枢轴支架包括一个臂32，该臂被适配为保持磁性的记录盘片以及枢轴34，该枢轴是在一个轴承上围绕一个轴可旋转的。一个公差环(图1中未示出)在枢轴34与臂32之间提供了过盈配合，这样使这个臂随着枢轴旋转。
图2示出了沿着在图1中的线2-2截取的一个截面。图2示出了臂32包括一个圆周的壳体36，该壳体包括一个孔，枢轴34被接收在该孔中。枢轴34包括一个可旋转的套管构件42，该构件经由一对轴承40、41被连接到一个轴38上。因此，图2示出了一个套管枢轴的一个实例；在其他应用中，该枢轴可以不包括一个套管。该公差环装配在可旋转的套管构件42的外表面与该孔的内表面之间，该孔形成在该圆周的壳体36中。这在图3中以更多的细节示出，其中可以看到，具有基本上与轴承40、41对齐的多个波纹或脊28的一个公差环20被压缩在可旋转的套管构件42与圆周的壳体36之间。公差环20是由一个弹性材料的矩形的条或带状物形成的，如被滚压成一个开放的环的形状或圈状的弹簧钢，其中所滚压的条的自由端可以由一个间隙分离或者可以彼此重叠。这些波纹28是沿着条状物的长度被压力成形或滚压成形的。公差环20因此具有在相邻的波纹28之间的未成形区域以及在波纹28与条状物的边缘之间的(环形的)未成形区域。这些波纹28从该条状物上径向向外突出，这样使得它们与壳体36的内匹配表面相接触。类似地，公差环20的未成形区域与套管构件42的外匹配表面相接触。
在图3中可以看到，可旋转的套管构件42包括一个一体的隔离元件43，该隔离元件将这些轴承40、41隔开。
图4展示了根据一个实施方案的装置，该装置适合用于确定公差环(如在图3中展示的那些20)是否将提供足够的抵抗力，以抵抗在可旋转的套管构件42的外表面与在圆周壳体36中形成的孔的内表面之间的滑移。该装置包括一个环量规52和一个插塞量规54，在两者之间夹有一个公差环56，以便实现一种过盈配合。环量规52安装在一个总体上环形的台阶平台58上。平台58具有一个座部分60，该座部分是在该平台的上表面中的一个环形凹陷，环量规52被安放在其中。座部分60支撑环量规52的下面，这样使得该环量规的内孔与平台58中的一个圆柱形空腔62对齐，该空腔起到允许插塞量规54自由穿过平台58的作用。平台58进一步包括一个壁架64，该壁架围绕座部分60的外围延续并且在空腔62上方延伸。壁架64支撑公差环56的一个端面，以便在使用过程中限制公差环56相对环量规52的轴向移动。在这个实施方案中，壁架64是座部分60的一个延伸(即与座部分共平面)并且还包括一个圆周的唇66，该唇用于定位公差环56并且进一步约束公差环56以便防止在组装过程中的相对轴向移动。
在使用中，形成了将公差环56约束在环量规52的内孔之内的一个预组装件。该预组装件定位在平台58上，这样使得环量规52在座部分60之内入座并且如图4所示公差环56倚靠在壁架64上。然后将插塞量规54垂直地移动(如在图4中所表示)，这样使得它的前导面542(并且还有插塞量规的匹配表面的前缘544)行进了公差环56的整个轴向范围并且从该公差环中显露。一个测力器(未示出)被用来测量移动插塞量规54所要求的轴向力。所测量的这个力被称为组装力。在这个实施方案中，组装力是通过在一个恒定速度并且相对受约束的公差环56沿一个预先确定的距离移动插塞量规54来确定的。这模仿了在硬盘驱动器枢轴与臂之间组装一个公差环的实际过程。在其他实施方案中，这种组装可以在可变的速度下进行，并且可以根据一个对应的速度特征曲线来移动该插塞量规(或环量规)。本应用呈现的结果是使用具有1000N测压元件的一个Mecmesin Emperor Multitest li测力器获得的。
图5的图表示出了组装力随插塞量规54头部的行进距离的变化。对应的部分截面图示出了沿图表的水平轴的距离如何对应于插塞量规54的头部542、544相对于具有三排突出部70a、70b和70c的一个受约束的公差环70的位置。
插塞量规54初始被放置在公差环70之内，如图5所表明，即，使得它的头部542、544在横跨突出部的第一排70a的中途。之后在一个恒定速度下从左到右移动该插塞量规(如在图5中所示)直至它的头部542、544从公差环70中伸出。在71和72处指示的峰值对应地代表了当该插塞量规的头部遇到突出部的第二排70b和第三排70c的前缘时所经历的冲击力。
确定初始滑移力的现有方法(以上讨论的)依赖于最大峰值组装力，即，在本例中在71处表明的峰值的峰顶处所表示的力。已经发现，一旦该插塞量规的头部已经通过超出了该公差环的这些突出部，组装力可以变得基本上恒定，并且该插塞量规的移动不再受跟该插塞量规的头部与那些突出部之间的交互作用相关的因素的影响，这些因素如弹性形变、塑性形变、粗糙度以及变形(失调)效应。还已经确定，当该插塞量规的头部从该公差环伸出时，组装力保持恒定。在本实施方案中，被称为剩余组装力的这个力是在73处表示的、图表的基本平坦的区域处测量的。这是通过查询在8.5mm与8.6mm之间的位移处进行的力测量来实现的。然而，从图5可以看到，在该插塞量规的头部伸出而超过突出部的第三也是最后一排70c之后，组装力变得基本恒定，并且因此可以在从突出部的最后一排的末端向前的任何位移位置处测量剩余组装力，包括在从该公差环的末端向前的任何位移位置。从图5还可以看到，在71处表明的最大峰值处于比剩余组装力高50％的区域中。
图6示出了对二十个公差环样品的峰值组装力(在76处表示)和剩余组装力(在78处表示)与所测量的初始滑移力(在80处表示)的比较。这些结果显示，在剩余组装力与初始滑移力之间存在的相关性比峰值组装力与初始滑移力之间存在的相关性强得多。例如，发现样品6显示出了比其他样品高得多的峰值组装力，但是发现初始滑移力和剩余组装力处于正常边界之内。
图7和图8进一步证明，剩余组装力与初始滑移力之间的相关性比峰值组装力与初始滑移力之间的相关性更强。在图7中示出了初始滑移力对剩余组装力做出的图，数据点集中在最佳拟合线82周围，表明相对强的成比例关系。另一方面，图8示出了初始滑移力对峰值组装力做出的图，数据点相对宽泛地分散在最佳拟合线84附近，表明了仅有微弱的关系。
图9A至图9D示出了多个公差条，它们表明了对许多公差环样品所测量的组装力的变化。这些条示出了峰值组装力的平均值(图9A和图9B)，并且其可能变化的量取决于是已经将该公差环钝化(图9B)或是尚未钝化(图9A)。如以上所讨论的，这种差异是令人不希望的，因为优选的是在将公差环钝化之前测试这些公差环(以便确保在发现了脱离过程(在控制限度之外)的公差环之后可以尽可能快地调整制造过程)，但是同样重要的是确保所测量的组装力代表了在钝化之后展现出的组装力。
图9C和图9D示出了剩余组装力在与峰值组装力相同的程度上不受钝化的影响。不仅在钝化之前(图9C)与之后(图9D)剩余组装力的平均值是大致相同的，而且变化的程度没有增大。
当将该过程控制方法应用于来自两个不同制造过程的公差环的多个样品组时，诸位发明人已经发现，剩余组装力很好地处于预先确定的规格上限与下限之内。
在一个第一样品组中，组装力的平均值和中位平均值集中在规格上下限之间的中点附近，但是组装力数据不是如人们所希望地、均匀地围绕一种标准正态分布而分布。这种分布导致了相对低的Ppk(过程性能指数(ProcessPerformance Index)，它提供了基于给定数据样本该方法已经执行得如何的一个量度)的值1.78，但较高的Cpk(过程能力指数(Process CapabilityIndex)，它提供了相对于其目标该方法正在执行得如何并且将继续执行得如何的一个量度)的值2.44，这表明这种非标准的分布在未来的采样数据中将不会重复、并且因此表明该过程受到了良好的控制。
在一个第二样品组中，剩余组装力数据很好地按照平均值和中位平均值分布，但是这些平均值向规格下限倾斜。其结果是相对低的Cpk值1.42以及Ppk值1.11，但是这些值在量级上的相似的事实表明，该过程得到控制，但是需要调整来使平均性能与目标(即规格的上下限之间的中点)对齐。

Claims (9)

1.一种制造公差环时的过程控制方法，包括：
(a)相对一个内部的部件以及一个外部的部件之一约束一个公差环，该公差环包括一个弹性材料的环状带，该环状带具有从其上径向地突出的多个突出部；
(b)相对该受约束的公差环在轴向上移动该内部的或外部的部件中的另一个，以便在该内部的与外部的部件之间压缩该公差环的这些突出部；
(c)对应地继续移动该内部的或外部的部件而使得所述部件的匹配表面的前缘的轴向位置在行进方向上超出这些突出部；
(d)测量为了实现在步骤(c)中这种继续移动所要求的力；并且
(e)根据在步骤(d)中所测量的这个力的数据确定剩余组装力以用于制造公差环的过程控制且使用在该剩余组装力与初始滑移力之间的一种预先确定的成比例关系来确定该剩余组装力是否对应于在多个预先确定的限度之内的初始滑移力。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
(d’)对多个样品公差环中的每一个重复步骤(a)至(d)，
其中步骤(e)包括将根据步骤(d)中对这些样品公差环中的每一个测量的这些力的数据所确定的剩余组装力用于制造公差环的过程控制。
3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤(e)包括对在步骤(d)中对这些样品公差环中的每一个测量的这些力进行统计分析。
4.根据权利要求3所述的方法，其中步骤(e)包括编制一个过程控制图表，该图表包括根据步骤(d)中对这些样品公差环中的每一个测量的这些力的数据所确定的剩余组装力。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(d)测量的力的数据是为了在一个恒定速度实现步骤(c)的继续移动所要求的一个力。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(e)中确定所述剩余组装力包括从在步骤(d)中所测量的这些力的数据计算一个平均的或最佳拟合的力。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)移动的该内部的或外部的部件包括一个匹配表面，该匹配表面在移动的过程中相对于该公差环进行接触和滑移，并且其中步骤(c)包括对应地继续移动该内部的或外部的部件，这样使得在该内部的或外部的部件的行进方向上该匹配表面的前缘伸出而越过这些突出部。
8.一种制造公差环时的过程控制方法，包括以下步骤：
(a)相对一个内部的部件或者一个外部的部件之一约束一个公差环，该公差环包括一个弹性材料的环状带，该环状带具有从其上径向地突出的多个突出部；
(b)相对该受约束的公差环在轴向上移动该内部的或外部的部件中的另一个，以便在该内部的与外部的部件之间压缩该公差环的这些突出部；
(c)对应地继续移动该内部的或外部的部件而使得所述部件的匹配表面的前缘的轴向位置在行进方向上超出该公差环的这些突出部；并且
(d)测量继续移动所要求的一个力且根据所测量的力的数据确定剩余组装力以用于制造公差环的过程控制。
9.一种制造公差环的方法，该方法包括以下步骤：
(a)制造多个公差环，每一个公差环包括一个弹性材料的环状带，该环状带具有从其上径向地突出的多个突出部；
(b)从在步骤(a)中制造的这些公差环中选择一个制造出的样品公差环；
(c)相对一个内部的部件以及一个外部的部件之一约束一个公差环，该公差环包括一个弹性材料的环状带，该环状带具有从其上径向地突出的多个突出部；
(d)相对于该受约束的公差环在轴向上移动该内部的或外部的部件中的另一个，以便在该内部的与外部的部件之间压缩该公差环的这些突出部；
(e)对应地继续移动该内部的或外部的部件而使得所述部件的匹配表面的前缘的轴向位置在行进方向上超出这些突出部；
(f)测量继续移动所要求的一个力且根据所测量的力的数据确定剩余组装力以用于制造公差环的过程控制；并且
(g)若所测量的、为了实现该继续移动所要求的力是在多个预先确定的限度之外，则修改该公差环的制造过程。
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