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        前懸總成外傾角檢測設(shè)備的研發(fā)

        2019-11-28 06:54:06余文濤黃小林陸榮幸宋良輝陳國壽
        裝備制造技術(shù) 2019年9期
        關(guān)鍵詞:測量設(shè)備檢測

        余文濤,黃小林,陸榮幸,宋良輝,陳國壽

        (1.柳州五菱汽車工業(yè)有限公司,廣西 柳州545007;2.柳州市金百匯激光技術(shù)有限責(zé)任公司,廣西 柳州 545002;3.柳州化工技工學(xué)校,廣西 柳州 545002)

        0 引言

        前懸總成作為汽車懸架系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件之一,其性能直接影響整車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性,甚至影響車輛的行駛安全。而外傾角作為轉(zhuǎn)向輪定位中的重要參數(shù)之一[1],它是輪胎的幾何中心線與地面鉛垂線的一個夾角,適當(dāng)?shù)能囕喭鈨A角可減小汽車在重載時的車輪傾角,從而減弱輪胎磨損和懸架變形。此外車輪外傾角還可以減小轉(zhuǎn)向操縱力,防止轉(zhuǎn)向節(jié)屈曲;減小輪轂外軸承負(fù)荷,從而防止車輪脫滑[2]。

        如圖1為某車型新開發(fā)的前懸總成,在大規(guī)模、大批量的生產(chǎn)過程中,需要對前懸總成外傾角進(jìn)行檢測嚴(yán)格控制,實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的存儲及質(zhì)量追溯,保證前懸總成在生產(chǎn)制造過程中的質(zhì)量,避免因外傾角而引起的一系列質(zhì)量問題。

        圖1 某車型前懸總成

        1 設(shè)備的構(gòu)建

        1.1 設(shè)備主要構(gòu)成

        如圖2,前懸總成外傾角檢測設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成,主要由臺面框架機(jī)構(gòu)、頂升及切換機(jī)構(gòu)、測量機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)、控制面板、防護(hù)部分以及電氣系統(tǒng)等所組成。

        圖2 前懸總成外傾角檢測設(shè)備構(gòu)成示意圖

        1.2 檢測原理

        外傾角在整車完成設(shè)計(jì)后,車輪外傾角已經(jīng)確定。在實(shí)際生產(chǎn)中,存在多種影響因素導(dǎo)致外傾角偏離設(shè)計(jì)值,零部件的制造及裝配偏差是其中最主要的影響因素[3],使其偏離設(shè)計(jì)值。因此,前懸總成在生產(chǎn)制造過程中,需要對其進(jìn)行檢測,并使外傾角符合設(shè)計(jì)的角度范圍內(nèi)。

        檢測原理:如圖3,測量出側(cè)板1由起點(diǎn)到終點(diǎn)的距離L1,然后測量出側(cè)板2由起點(diǎn)到終點(diǎn)的距離L2,L0為側(cè)板1與側(cè)板2之間的距離,為恒定值,設(shè)計(jì)時取值90 mm,由公式得:

        圖3 前懸總成外傾角檢測示意圖

        1.3 檢測過程

        如圖3,檢測過程為:人工把前懸總成搬運(yùn)到設(shè)備上,雙手啟動按鈕,壓緊氣缸4工作,帶動壓緊氣缸連接頭12、導(dǎo)向連板13和壓頭14一起向下運(yùn)動,前懸總成在壓頭14的作用下,使前懸總成上的制動盤用于安裝輪轂的端面緊緊貼緊,并作為前懸總成外傾角檢測的基準(zhǔn)平面;然后頂升氣缸11通過下導(dǎo)桿9帶動頂升板25向上運(yùn)動,因測板18、測板連接板19、彈簧20與小導(dǎo)桿21都安裝在頂升板25上,測板18(2件)在彈簧20的作用下,往下收縮,當(dāng)頂升氣缸11停止運(yùn)動時,左測量傳感器17與右測量傳感器28各自在測板連接板19(2件)上測量出收縮數(shù)據(jù),經(jīng)換算,即可把前懸總成外傾角檢測數(shù)據(jù)顯示在操作界面上。測量完成后,壓緊氣缸4和頂升氣缸11歸位即可完成整個檢測過程。

        圖4 前懸總成外傾角檢測結(jié)構(gòu)示意圖

        1.4 檢測氣動原理圖

        圖5 為前懸總成外傾角檢測的氣動原理圖。

        圖5 前懸總成外傾角檢測氣動原理圖

        1.5 電氣硬件構(gòu)成

        如圖6,電氣硬件主要由:研華TPC-1282T的工控一體機(jī),臺達(dá) DVP系列12SA211R的PLC,基恩士激光位移傳感器IL-100位移測試傳感器以及迅寶的LI4278掃描槍所構(gòu)成。

        圖6 電氣硬件構(gòu)成圖

        1.6 檢測控制流程

        如圖7為檢測控制流程,檢測開始時,設(shè)備處于原位狀態(tài),人工把工件放入測試工件臺,然后雙手啟動,PLC控制電磁閥來控制氣缸對工件進(jìn)行壓緊,壓緊后,檢測機(jī)構(gòu)上升,PLC請求上位機(jī)開始外傾角計(jì)算,此時上位機(jī)根據(jù)采集的激光位移傳感器實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行外傾角計(jì)算,并判斷外傾角是否合格,如果合格,顯示OK信息,如果不合格顯示NG信號,檢測完成后,上位機(jī)再對PLC請求進(jìn)行反饋,PLC接收到反饋信號后退回歸位并松開工件,整個檢測流程結(jié)束。

        圖7 前懸總成外傾角檢測控制流程圖

        1.7 人機(jī)操作界面

        如圖8和圖9為前懸總成外傾角檢測人機(jī)操作界面和部份程序代碼,操作界面使用微軟公司的Visual Basic(簡稱VB)開發(fā),利用VB提供的WinSock控件,進(jìn)行訪問TCP和UDP網(wǎng)絡(luò)服務(wù),通過設(shè)置Winsock控件的屬性與調(diào)用該控件的方法,可以很容易建立人機(jī)界面與PLC之間的TCP通訊。因測量傳感器數(shù)據(jù)和掃碼槍采用的是串口通訊,使用VB的MSComm控件下的串行通信編程ActiveX控件,提供程序串行接口收發(fā)數(shù)據(jù);與PLC通訊使用臺達(dá)Ethernet通訊模塊 DVPEN01-SL支持以太網(wǎng) MODBUSTCP進(jìn)行串口通訊,從而實(shí)時讀寫PLC寄存器數(shù)據(jù),并與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,速度更快,也更加方便。

        圖8 前懸總成外傾角檢測人機(jī)操作界面

        圖9 前懸總成外傾角檢測設(shè)備部份程序

        1.8 設(shè)備優(yōu)點(diǎn)

        如圖10和圖11,前懸總成外傾角檢測設(shè)備的投入使用,實(shí)現(xiàn)了前懸總成外傾角的在線檢測,大大降低了因外傾角而引起的質(zhì)量問題,檢測數(shù)據(jù)目視化并自動存儲,為產(chǎn)品的質(zhì)量追溯以及工藝優(yōu)化提供確切的數(shù)據(jù)支持的同時,還為公司新產(chǎn)品的承接提供了很好的硬件基礎(chǔ),具有如下優(yōu)點(diǎn):

        1)減少相應(yīng)的設(shè)備投資,降低成本。設(shè)備共計(jì)投入成本8萬,市場同等設(shè)備采購為15萬,該項(xiàng)目直接為公司節(jié)省設(shè)備采購成本7萬。

        2)程序故障識別可視化,方便維護(hù)。

        3)檢測結(jié)果穩(wěn)定,不受人為的干擾和影響。

        4)產(chǎn)品質(zhì)量的提升。數(shù)字化目視,自動存儲壓裝數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的追溯,質(zhì)量得以保障。

        5)檢測周期短,設(shè)備具有一定的自動化,改善了工人操作勞動強(qiáng)度,緩解招工難的問題。

        6)兼容性。通過氣缸切換測頭板移動距離即可實(shí)現(xiàn)同一系列產(chǎn)品的兼容生產(chǎn),提高設(shè)備使用率。

        圖10 前懸總成外傾角檢測設(shè)備

        圖11 某車型前懸總成外傾角檢測合格品

        2 結(jié)束語

        隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展,測量技術(shù)的不斷進(jìn)步,正確地運(yùn)用測量方法,不僅可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的重要數(shù)據(jù)在線測量,還可以為生產(chǎn)線的工藝布局優(yōu)化與新產(chǎn)品的開發(fā)提供了很好的數(shù)據(jù)支持,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的追溯與質(zhì)量保障的同時,還取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益,增強(qiáng)了產(chǎn)品承接的能力。

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