于剛，陶發(fā)荀，陶勇

(1.遼寧曙光汽車集團(tuán)股份有限公司，遼寧丹東118001;2.北京泰誠信測控技術(shù)有限公司，北京102206)

0 引言

主減速器總成是輕型汽車驅(qū)動橋產(chǎn)品的關(guān)鍵部件［1］。在其組裝過程中，因零件尺寸偏差及軸承在載荷作用下的軸向位移量，須采用增加或減少內(nèi)、外調(diào)整墊片值的方法，分別對主動齒輪安裝距實際值與理論值的變差，內(nèi)、外軸承及剛性隔套之間距變量進(jìn)行補(bǔ)償，使主、被動齒輪副接觸區(qū)嚙合印跡，主動齒輪軸承預(yù)緊力矩分別達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計要求。原有裝配方法為手工試裝內(nèi)、外調(diào)整墊片，由于人為因素影響造成墊片值選擇不當(dāng)，經(jīng)常出現(xiàn)因裝配后的接觸區(qū)嚙合印跡、軸承預(yù)緊力矩不符合產(chǎn)品設(shè)計要求而返工現(xiàn)象，而多次返工易發(fā)生破壞內(nèi)、外軸承與主動齒輪配合精度的潛在失效模式。為提升產(chǎn)品組裝質(zhì)量，在新建的輕型汽車驅(qū)動橋組裝生產(chǎn)線［2］，應(yīng)用了主動齒輪安裝距及軸承預(yù)緊力矩調(diào)整墊片測選系統(tǒng)及方法發(fā)明專利，配置了在線測選系統(tǒng)。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

(1)輕型汽車驅(qū)動橋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖［3］如圖1所示。

(2)主減速器總成組裝圖［4］如圖2所示。

2 配置主減速器總成主動齒輪內(nèi)、外調(diào)整墊片在線測選系統(tǒng)［5］

2.1 設(shè)計原則

(1)應(yīng)用相對測量原理，實施在線測選。為減少測量累積誤差，提高測量精度，檢測工位一在對內(nèi)、外軸承施加載荷并低速旋轉(zhuǎn)消除其軸向位移后，采集主減速器殼體與主動齒輪及內(nèi)、外軸承之間距值數(shù)據(jù)。檢測工位二在施加軸向載荷狀態(tài)，先采集內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值數(shù)據(jù);然后分別對選出待裝的內(nèi)、外調(diào)整墊片值進(jìn)行復(fù)檢。

(2)主減速器殼體、主動齒輪及內(nèi)、外軸承與剛性隔套之間距尺寸鏈如圖3所示。

圖3中，Lb1為主動齒輪安裝距理論值;Ls1為被動齒輪軸線至內(nèi)軸承前端面之間距值;Ln為內(nèi)調(diào)整墊片值;Lb2為內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距標(biāo)定值;Ls2為內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值;Ls3為內(nèi)軸承前端面至外軸承后端面之間距值;Lw為外調(diào)整墊片值。

式中:Cs1b為標(biāo)定工況檢測工位一的左、右位移傳感器采集的平均位移量;Cs1為被動齒輪軸線至內(nèi)軸承前端面之間距值測量工況檢測工位一的左、右位移傳感采集的平均位移量;Zp為主、被動齒輪副制造配對后的安裝距偏差值。

(4)應(yīng)用相對測量原理建立數(shù)學(xué)模型，計算Lw值:

式中:Cs3b為標(biāo)定工況檢測工位一的上位移傳感器采集的位移量;Cs3為內(nèi)軸承前端面至外軸承后端面之間距值測量工況檢測工位一的上位移傳感器采集的位移量;Cs2b為標(biāo)定工況檢測工位二的位移傳感器采集的位移量;Cs2為內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值測量工況檢測工位二的位移傳感器采集的位移量。

(5)在組裝生產(chǎn)線配置的電控裝置較多且電磁信號較強(qiáng)的環(huán)境中，為保持在線測選系統(tǒng)測選精度的穩(wěn)定性、連續(xù)性，對硬件采用濾波、隔離電源，軟件采用傳感器信號的非線性校正等抗干擾技術(shù);在線測選系統(tǒng)具備自診斷、保護(hù)、報警、良好的人機(jī)界面、操作簡捷等功能［6］。

(6)技術(shù)規(guī)范:零件間距尺寸測量精度為±0.007 mm;內(nèi)、外調(diào)整墊片值復(fù)檢精度為±0.005 mm。

(3)應(yīng)用相對測量原理建立數(shù)學(xué)模型，計算Ln值:

2.2 在線測選系統(tǒng)總體構(gòu)造

(1)在線測選系統(tǒng)總體構(gòu)造示意圖如圖4所示，設(shè)置于輕型汽車驅(qū)動橋組裝生產(chǎn)線中的主減速器總成主動齒輪內(nèi)、外調(diào)整墊片測選關(guān)鍵工序。

(2)檢測工位一為在線測選系統(tǒng)主要構(gòu)造，其構(gòu)造簡圖如圖5所示。聯(lián)接板39、工作臺9與機(jī)身40焊接，經(jīng)螺栓22、螺釘5與機(jī)體21、支撐主減速器殼體12的定位板10構(gòu)成一體，滑動底板4經(jīng)螺釘5、36同支撐座6與模擬主動齒輪的芯軸31構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體的芯軸旋轉(zhuǎn)裝置35聯(lián)接，其下端經(jīng)螺釘3與經(jīng)螺釘1與聯(lián)接板39聯(lián)接的兩套滑動底板升降油缸2構(gòu)成聯(lián)動體。模擬差速器左、右軸承的半圓基準(zhǔn)測量塊32與套裝在支撐座6內(nèi)的兩根滑動導(dǎo)桿38螺紋聯(lián)接后，在復(fù)位彈簧37作用下垂直運(yùn)動。左、右位移傳感器8、33與計算機(jī)控制單元的左、右兩路被動齒輪軸線至內(nèi)軸承前端面之間距尺寸數(shù)據(jù)信號采集通道聯(lián)接后，經(jīng)螺釘7、34緊固套裝在支撐座6內(nèi)，與半圓基準(zhǔn)測量塊32下平面緊密感應(yīng)接觸。橫梁23上端與經(jīng)螺栓19聯(lián)接在機(jī)體21上平臺的橫梁升降油缸20螺紋聯(lián)接，在其驅(qū)動下沿經(jīng)螺釘14、27聯(lián)接在機(jī)體21中的左、右直線導(dǎo)軌15、26垂直運(yùn)動，其上下端臺經(jīng)螺釘25與導(dǎo)軌端蓋24聯(lián)接，其下端經(jīng)螺釘29聯(lián)接的壓頭28由壓塊30將垂直壓緊裝置施加的載荷經(jīng)外軸承13傳遞，使內(nèi)軸承11與芯軸31的配合端臺緊密接觸。上位移傳感器18與計算機(jī)控制單元的內(nèi)軸承前端面至外軸承后端面之間距值數(shù)據(jù)信號采集通道聯(lián)接后，緊固套裝于安裝支架17內(nèi)經(jīng)螺釘16與機(jī)體21聯(lián)接，與壓頭28的中空槽上方端臺緊密感應(yīng)接觸。

(3)檢測工位二為在線測選系統(tǒng)主要構(gòu)造，其構(gòu)造簡圖如圖6所示。底板3、支架4、下聯(lián)接板5焊接后，經(jīng)螺栓6與測量平臺7聯(lián)接，與四根立柱15、螺母14、上聯(lián)接板17構(gòu)成框架，經(jīng)螺釘18與壓緊油缸19聯(lián)接，其活塞桿與壓頭16螺紋聯(lián)接。在內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值檢測工況，經(jīng)垂直壓緊裝置施加載荷，基準(zhǔn)芯軸13、外軸承內(nèi)圈12、剛性隔套11、內(nèi)軸承內(nèi)圈10與測量平臺7壓緊。位移傳感器9，與計算機(jī)控制單元的內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值數(shù)據(jù)信號及內(nèi)、外調(diào)整墊片值復(fù)檢數(shù)據(jù)信號采集通道聯(lián)接后，經(jīng)螺釘8緊固套裝于測量平臺7內(nèi)孔軸線處，與基準(zhǔn)芯軸13下端面緊密感應(yīng)接觸;在內(nèi)、外調(diào)整墊片值復(fù)檢工況，經(jīng)垂直壓緊裝置施加載荷，平板2與墊片1壓緊。

2.3 計算機(jī)控制單元

檢測系統(tǒng)程序構(gòu)成框圖如圖7所示。

3 測選流程［7］

3.1 檢測工位一的標(biāo)定和檢測

(1)標(biāo)定:按上線組裝產(chǎn)品型號，先將其對應(yīng)的半圓基準(zhǔn)測量塊、芯軸進(jìn)行更換?；瑒拥装迳仙?，再將標(biāo)定塊套裝于芯軸上，壓頭下行由壓塊使標(biāo)定塊中的半圓孔與半圓基準(zhǔn)測量塊緊密配合，由計算機(jī)控制單元先開通左、右兩路被動齒輪軸線至內(nèi)軸承前端面之間距值數(shù)據(jù)信號采集通道，分別采集該標(biāo)定狀態(tài)的左、右位移傳感器的感應(yīng)信號并轉(zhuǎn)換計算得到平均值Cs1b;再開通內(nèi)軸承前端面至外軸承后端面之間距值數(shù)據(jù)信號采集通道采集上位移傳感器的感應(yīng)信號并轉(zhuǎn)換計算得到Cs3b值。

(2)檢測:取出標(biāo)定塊，先將內(nèi)軸承內(nèi)圈套裝到芯軸上，再將主減速器殼體合件放入定位板上?；瑒拥装迳仙?，使半圓基準(zhǔn)測量塊與主減速器殼體中的差速器左、右軸承半圓孔緊密配合，將外軸承內(nèi)圈套裝到芯軸上，后將壓塊放置到外軸承內(nèi)圈上，壓頭下行由壓塊經(jīng)外軸承使內(nèi)軸承前端面與芯軸的配合端臺緊密接觸，芯軸旋轉(zhuǎn)體帶動內(nèi)、外軸承低速轉(zhuǎn)動并消除軸向位移。由計算機(jī)控制單元先開通左、右兩路被動齒輪軸線至內(nèi)軸承前端面之間距值數(shù)據(jù)信號采集通道，分別采集左、右位移傳感器的感應(yīng)信號并轉(zhuǎn)換計算得到平均值Cs1;再開通內(nèi)軸承前端面至外軸承后端面之間距值數(shù)據(jù)信號采集通道，采集上位移傳感器的感應(yīng)信號并轉(zhuǎn)換計算得到Cs3值。

(3)計算Ln值:經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器與計算機(jī)控制單元串口通訊，依據(jù)檢測工位一采集的Cs1b值、Cs1值、預(yù)設(shè)的Zp值按式(1)，自動計算出Ln值，并在CRT的Ln值窗口顯示。

3.2 檢測工位二的標(biāo)定和檢測

(1)標(biāo)定:按上線組裝產(chǎn)品型號，先將其對應(yīng)的基準(zhǔn)芯軸、平板放入測量平臺，經(jīng)垂直壓緊裝置施加載荷，平板下端面與位移傳感器緊密感應(yīng)接觸，由計算機(jī)控制單元先后開通內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值數(shù)據(jù)信號及內(nèi)、外調(diào)整墊片值復(fù)檢數(shù)據(jù)信號采集通道，分別采集位移傳感器的感應(yīng)信號并轉(zhuǎn)換計算得到Cs2b值及基準(zhǔn)零位。

(2)檢測:將內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套與基準(zhǔn)芯軸套裝后放入測量平臺，經(jīng)垂直壓緊裝置施加載荷，基準(zhǔn)芯軸下端面與位移傳感器緊密感應(yīng)接觸，由計算機(jī)控制單元開通內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值數(shù)據(jù)信號采集通道，采集位移傳感器的感應(yīng)信號并轉(zhuǎn)換計算得到Cs2值。

(3)計算Lw值:經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器與計算機(jī)控制單元串口通訊，依據(jù)檢測工位一采集的Cs3b值、Cs3值，檢測工位二采集的Cs2b值、Cs2值，預(yù)設(shè)的Zp值，按式 (2)，自動計算出Lw值，并在CRT的Lw值窗口顯示。

3.3 Ln值、Lw值復(fù)檢

由計算機(jī)控制單元轉(zhuǎn)換程序，使檢測工位二進(jìn)入內(nèi)、外調(diào)整墊片值復(fù)檢工況;依據(jù)CRT的Ln值、Lw值窗口顯示及調(diào)整墊片存放柜中的分組綠色指示燈引導(dǎo)，先后取出內(nèi)、外調(diào)整墊片與平板、基準(zhǔn)芯軸順序放入測量平臺，經(jīng)垂直壓緊裝置施加載荷，平板下端面與墊片壓緊的同時與位移傳感器緊密接觸感應(yīng)，再由計算機(jī)控制單元開通內(nèi)、外調(diào)整墊片值復(fù)檢數(shù)據(jù)信號采集通道，采集位移傳感器的感應(yīng)信號并轉(zhuǎn)換計算分別進(jìn)行Ln值、Lw值復(fù)檢。

4 結(jié)束語

主減速器總成主動齒輪內(nèi)、外調(diào)整墊片在線測選系統(tǒng)投入運(yùn)行后，性能穩(wěn)定、工作可靠、操作簡捷，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化組裝，增強(qiáng)了輕型汽車驅(qū)動橋組裝過程控制能力。為大規(guī)模制造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，擴(kuò)大市場銷售份額創(chuàng)造了條件，大幅度提升了企業(yè)核心競爭力。

【1】于剛，張馮軍.加強(qiáng)型支撐結(jié)構(gòu)輕型汽車后驅(qū)動橋總成:中國，ZL200820011955.7［P］.2009 －04 －29.

【2】于剛，高飛.輕型汽車驅(qū)動橋總成組裝生產(chǎn)線:中國，ZL200810011303.8［P］.2010－06－02.

【3】于剛，高飛.強(qiáng)支撐型輕型汽車驅(qū)動橋總成:中國，ZL200820014649.9［P］.2009 －06 －10.

【4】于剛，陶發(fā)荀.輕型汽車整體式驅(qū)動橋柔性組裝生產(chǎn)線設(shè)計方案［J］.汽車零部件，2009(6).

【5】于剛，張馮軍.主動齒輪安裝距及軸承預(yù)緊力矩調(diào)整墊片測選系統(tǒng)及方法:中國，ZL200810228653.X［P］.2010 －12 －01.

【6】于剛，陶發(fā)荀，陶勇.插管式結(jié)構(gòu)主減速器總成主動齒輪安裝距調(diào)整墊片在線測選系統(tǒng)［J］.汽車零部件，2009(2).

【7】于剛.基于同步測量的主動齒輪安裝距調(diào)整墊圈在線測選系統(tǒng)［J］.計量技術(shù)，2009(3).