一種轎車前下擺臂全自動(dòng)檢具開(kāi)發(fā)

殷鋼

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定071000）

一種轎車前下擺臂全自動(dòng)檢具開(kāi)發(fā)

殷鋼

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定071000）

前下擺臂作為轎車懸架的組成部分，是轎車類底盤零部件的關(guān)鍵組成部件之一，其產(chǎn)品尺寸影響整個(gè)懸架系統(tǒng)的功能，甚至導(dǎo)致無(wú)法裝配。分析前下擺臂結(jié)構(gòu)和功能，詳細(xì)介紹前下擺臂全自動(dòng)檢具機(jī)械部分和電器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為目前從事轎車前下擺臂檢測(cè)工作的從業(yè)工作者提供參考。

前下擺臂；自動(dòng)檢測(cè)；尺寸控制

0　前言

前下擺臂是轎車底盤前懸架部分的一個(gè)重要零部件，經(jīng)焊接成形，零部件形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)特殊，不易定位，在懸架類零部件檢具設(shè)計(jì)中難度較大。當(dāng)今，伴隨著機(jī)器人在焊接生產(chǎn)線中日益廣泛的應(yīng)用，生產(chǎn)線除了部分清渣崗位需要人工操作外，大部分的工作站均已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。與此相應(yīng)，檢測(cè)設(shè)備的自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，對(duì)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。文中針對(duì)前下擺臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，給出一種前副車架全自動(dòng)檢具設(shè)計(jì)方法。

1　前下擺臂結(jié)構(gòu)與功能

1.1前下擺臂焊接件結(jié)構(gòu)

前下擺臂焊接件結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

1.2前下擺臂總成裝配件

前下擺臂總成裝配件見(jiàn)圖2。

1.3前下擺臂的裝配關(guān)系

球鉸鏈通過(guò)球銷座上三孔，采用鉚接螺釘方式與前下擺臂焊接件進(jìn)行裝配，球鉸與轉(zhuǎn)向節(jié)相連；橡膠安裝裝置1通過(guò)壓力機(jī)壓入前下擺臂套管之內(nèi)，橡膠安裝裝置1與前副車架進(jìn)行裝配；橡膠安裝裝置2內(nèi)孔通過(guò)前下擺臂小軸，采用壓力裝配，橡膠安裝裝置2與前下擺臂焊接件裝配后再安裝在前副車架上。總成控制球鉸球心點(diǎn)的位置及橡膠安裝裝置1、2與副車架裝配位置，因此，前下擺臂的重要控制特性為球鉸安裝孔、套管及小軸位置。

2　檢具的機(jī)械部分設(shè)計(jì)

2.1檢測(cè)基準(zhǔn)的建立

基準(zhǔn)設(shè)計(jì)是檢具設(shè)計(jì)之本，一旦基準(zhǔn)設(shè)計(jì)不當(dāng)，整個(gè)檢具的設(shè)計(jì)方案幾乎失敗［1］。檢具實(shí)體建模之前，建立檢具的基準(zhǔn)。在Z方向上選取3點(diǎn)組成的平面作為Z向的定位基準(zhǔn)面，分別為球銷安裝點(diǎn)RPS1HxyFz、套管外側(cè)上一點(diǎn)RPS4Fz以及軸柄理論安裝位置點(diǎn)RPS3Fz。RPS1HxyFz點(diǎn)1作為原點(diǎn)，取套管圓心RPS2Hy為第2點(diǎn)，點(diǎn)1、2作為限制零件轉(zhuǎn)動(dòng)方向的檢測(cè)基準(zhǔn)，套管圓心采用錐形結(jié)構(gòu)定位。零件檢測(cè)定位見(jiàn)圖3，套管定位結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

2.2檢測(cè)原理及機(jī)構(gòu)

2.2.1零件的控制尺寸

（1）零件控制尺寸見(jiàn)圖5—7。

2.2.2套管的檢測(cè)

（1）套管位置的檢測(cè)

套管的檢測(cè)機(jī)構(gòu)沿著X方向?qū)к壔瑒?dòng)，通過(guò)傳感器感應(yīng)套管測(cè)量機(jī)構(gòu)的移動(dòng)量來(lái)測(cè)量前下擺臂零件上套管的實(shí)際尺寸，采集數(shù)據(jù)與理論數(shù)值進(jìn)行比較，差值送入工控機(jī)中進(jìn)行計(jì)算，范圍在公差允許之內(nèi)，則判斷為合格產(chǎn)品。見(jiàn)圖8。

（2）套管角度的檢測(cè)

套管的檢測(cè)機(jī)構(gòu)在理論位置時(shí)，插入鎖死銷，鎖死檢測(cè)機(jī)構(gòu)在X向的移動(dòng)，套管角度的圓柱檢測(cè)銷在氣缸驅(qū)動(dòng)下，由下向上移動(dòng)，套管檢測(cè)機(jī)構(gòu)錐銷上方的圓柱檢測(cè)銷根據(jù)套管允許的角度偏差換算為圓柱銷的直徑，圓柱銷穿過(guò)套管，套管傾斜角度判定為合格，反之則判定為不合格產(chǎn)品。檢測(cè)銷的到位狀況通過(guò)電子傳感器進(jìn)行測(cè)量。

2.2.3小軸的檢測(cè)

（1）小軸長(zhǎng)度方向軸柄處尺寸L3的測(cè)量

小軸檢測(cè)機(jī)構(gòu)與套管檢測(cè)機(jī)構(gòu)處于一個(gè)平臺(tái)上，跟隨套管檢測(cè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，在平臺(tái)上軸柄處設(shè)置開(kāi)口凸臺(tái)，凸臺(tái)尺寸根據(jù)圖紙公差進(jìn)行設(shè)計(jì)，凸臺(tái)根據(jù)PLC發(fā)出的指令向工件移動(dòng)，由傳感器識(shí)別凸臺(tái)是否到位，從而檢查小軸位置尺寸是否合格。見(jiàn)圖9。

（2）小軸角度的測(cè)量

軸柄處與工件的垂直面有一夾角A，將角度A的公差面轉(zhuǎn)化為輪廓面，檢具做成一隨形形狀進(jìn)行檢測(cè)。見(jiàn)圖10。

2.2.4球銷孔的測(cè)量

（1）角度的測(cè)量

球鉸上下板孔與前下擺臂套管軸線垂直平面角度為B（單位為（°）），下板孔為定位孔，檢測(cè)其他尺寸時(shí)，以此孔定位夾緊工件，檢測(cè)角度時(shí)，下側(cè)彈性銷回撤，上端檢測(cè)銷下行，檢測(cè)角度，保證檢具沒(méi)有人為干預(yù)。見(jiàn)圖11。

（2）球銷孔同軸度的檢測(cè)

檢測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，避免孔的位置誤差，同軸度檢測(cè)銷制作成臺(tái)階形狀，臺(tái)階尺寸根據(jù)同軸度公差要求設(shè)計(jì)。尺寸見(jiàn)圖12，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖13。

上述所有測(cè)量工作，均在無(wú)人工參與的情況下，檢具完成所有檢測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)。

3　檢具上下件的方式

檢具設(shè)置雙手啟動(dòng)按鈕，工件放入檢具后，操作人員雙手按下啟動(dòng)按鈕，由氣缸對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)定位、夾緊，工件開(kāi)始自動(dòng)檢測(cè)。

4　電器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

檢具工作站配備一臺(tái)工控機(jī)，電器系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行控制，自動(dòng)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，工控機(jī)中預(yù)置函數(shù)處理程序，采集數(shù)據(jù)后自動(dòng)分析，辨別被測(cè)零件實(shí)際值相對(duì)于名義值變差的能力，判斷零件合格與否，借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算工件的CPK值，判斷零部件的過(guò)程穩(wěn)定能力。

人機(jī)界面以圖形化的方式顯示檢測(cè)結(jié)果，自動(dòng)保存便于追溯，通過(guò)輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等）寫(xiě)入工作參數(shù)或輸入操作命令，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器信息交互，在檢具識(shí)別出不合格工件時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警并發(fā)送指令。自動(dòng)檢具具有操作便捷的校零機(jī)構(gòu)和校零程序（使用機(jī)器人抓取校零），當(dāng)影響檢測(cè)精度的環(huán)境因素（如：溫度、濕度等）發(fā)生變化以后，能夠及時(shí)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行手動(dòng)校驗(yàn)。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，設(shè)計(jì)一套合理的電控系統(tǒng)是非常必要的，圖14給出了電控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)層、控制層以及管理層級(jí)控制系統(tǒng)。

5　結(jié)論

轎車前下擺臂作為轎車底盤的一個(gè)重要部件，功能特殊，要保證產(chǎn)品質(zhì)量，制造出滿足功能需要的產(chǎn)品，從開(kāi)發(fā)到應(yīng)用，必須做到：

（1）從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)始，充分考慮產(chǎn)品的檢驗(yàn)工藝性。

（2）根據(jù)不同種類的前下擺臂結(jié)構(gòu)形式，分別采用針對(duì)性的檢測(cè)方案。

（3）自動(dòng)檢具設(shè)計(jì)中把握實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)要點(diǎn)。

（4）檢具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證檢測(cè)的可實(shí)現(xiàn)性，保證產(chǎn)品檢測(cè)的有效性。

【1】張興云.汽車沖壓零件檢具設(shè)計(jì)制造技術(shù)研究［J］.制造技術(shù)與實(shí)踐，2004（1）:40-42.

Development of a Car Front Lower Arm Automatic Gauge

YIN Gang
（R&D Center of Great Wall Motor Company，Automotive Engineering Technical Center of Hebei，Baoding Hebei 071000，China）

As a part of the car suspension，front lower arm is one of the key components in the car chassis parts，its final size will affect the whole function of suspension system，even can't assemble.The structure and function of the front lower arm were analyzed，the designs of automatic gauge mechanical parts and electrical system were introduced in detail.It provides a reference for current employees who engaged in checking work.

Front lower arm；Automatic detection；Size control

2015-05-11

殷鋼，男，本科，工程師，研究方向?yàn)槠嚨妆P焊接。E-mail:791326398@qq.com。