后桥壳焊接组件自动检具的机械设计
DOI：10.3969 / j。 issn。 2095 -509X。 2015.09.009后桥壳焊接总成自动检具机构设计陈晓敏（太原工学院机械工程系，山西太原03000８）摘要：为了100％检测关键汽车零部件的几何参数，轴箱将在以后焊接。例如，根据其结构特征，结合使用定性和定量检测方法，设计自动检具来检测其几何参数，并着重于检查的机械结构和检测原理实际的生产应用显示自动检具，每个后桥壳焊接组件的设计检查时间约为80s，可重复精度达到0.1mm，满足了检查精度和生产周期，达到了100％关键词：后桥壳焊接总成； 自动检具；机构设计中文图书馆分类号：U466文件标记g代码：A产品编号：2095 -509X（2001５）09 -0030 -05）随着中国汽车工业的发展，汽车制造业呈现出大规模，自动化生产的显着特征[1]。为了满足制造过程中装配过程中的互换性以及使用过程中的安全性和舒适性，必须对后桥壳等进行焊接装配。关键部件的几何参数应进行100％检查[2]。因此，高精度，快速，自动的汽车零部件几何参数检测已成为汽车制造过程中亟待解决的问题[3-4]。 1后轴的结构和检查尺寸。后桥壳组件是在汽车底盘中安装差速器，车轴，轮毂，减震器，拉杆和悬架的重要基础部件。它支持并保护最终驱动器，差动轴和半轴等。[5]。
如图1所示，检查的后桥壳焊接组件由对称的“ U”形长（短）纵向杆安装支架，减震器安装支架，螺旋弹簧安装支架和后横向稳定杆组成。安装支架和“ U”形拉杆支架通过焊接连接在一起。在图中，将轴O 1 O 2和中心线O 3 O 4用作设计基准，并以X和Y轴建立图中所示的坐标系。要测试的几何参数为：１）对称结构的支架上两个孔中心线（图中的AB）的中心距和坐标自动检具，中心线与每个坐标轴之间的夹角（A 1图片中的A 2和B 1 B 2），其中两个孔分别是平面的距离（称为跨度）；２）连接拉杆支架上两个孔的线的中点坐标，中心线和每个坐标轴之间的夹角以及跨度。 2自动检查设备的原理后桥壳焊接组件自动检具是自动化生产线后桥壳焊接组件结构的三维示意图的组成部分。由于安装空间的限制，尺寸不能太大。因此，在设计中结合使用了定性和定量检测。定量测试用于与具有特殊结构或不规则定位参考的结构相关的几何参数，这些参数会导致焊接过程不稳定并易于产生超公差（例如长和短的垂直拉杆安装支架和横向稳定杆安装支架）;适用于简单结构与孔和光轴结构有关的几何参数（如拉杆支架，减震器安装支架和螺旋弹簧安装支架等）采用定性检测方法。
根据后桥焊接总成的结构特点，定性和定量检测方法，设计了检测方法自动检具的几何参数，如图2所示。它主要包括定位和夹紧机构，长和长。短垂直拉杆支架和水平稳定器杆支架定量检测机构，水平拉杆支架检测机构，螺旋弹簧支架检测机构和减震器支架定性检测机构，激光位移传感器测量承载机构等。接收日期：2015-06- 08关于作者：陈晓敏（1957-），男，辽宁葫芦岛人，太原工学院助理工程师，主要从事特种机械设备的设计与开发。 ·03·2015卷44机械设计与制造工程图2后桥壳焊接组件自动检具机械结构的三维模型2.1定位和夹紧机构定位和夹紧机构用于使工件相对于自动检具进行检测上面的机制保持正确的位置，并在检测过程中保持不变。其结构如图3所示。它由调平机构，对中机构，膨胀销机构等组成，以实现工件的完全定位。调平机构如图3（a）所示，它限制了工件的定位和夹紧机构绕X轴的旋转自由度，这是一个空间曲柄滑块机构。在检测期间，压平臂在工件的重力作用下绕着铰链点旋转压缩弹簧，并在弹簧力的作用下接触工件的底面。由于前后调平臂的高度相同，因此工件的底面始终与XOY平面平行。定心机构如图3（b）所示，它限制了工件沿X方向的平移自由度。它使用旋转气缸（图中未显示气缸体），并且一对对称的曲柄滑块结构连接到活塞杆。
在定位过程中气缸旋转时，活塞杆带动左右对称滑块延伸并与后桥壳底部的弧线接触。圆心与坐标原点重合，坐标原点充当定心功能并限制X方向的平移自由度。膨胀销机构如图3（c）所示，它限制了工件沿Y和Z方向的平移自由度以及绕Y和Z轴旋转的自由度。锥形膨胀销主体上有4个倾斜的凹槽，并且楔形安装在凹槽中。在检查过程中，首先将工件放在两侧的预支撑件上，然后将校平和定心机构移至预定位置。然后，进给机构将膨胀销机构推入后轴两端的轴孔中，将膨胀销缸的活塞杆推出，并使膨胀销体移动。此时·13·2015年9月机械设计与制造工程Sep. Volume 44，Issue 9，2015机械设计与制造工程第一卷。 44号。安装在第9槽中的楔形件在径向方向上弹出，以在由膨胀销体的推力和导向套筒的阻力形成的合力的作用下配合轴孔，从而限制了工件沿轴向的平移自由度Y，Z方向以及绕Y，Z轴的运动的旋转自由度。检测完成后，膨胀销油缸的活塞杆缩回，楔块向下移动，工件掉落并由预支撑件支撑。然后，支撑机构的活塞杆向反方向旋转，左右对称的滑块向后退，工件完全松开。 2.2长（短）纵向支撑参数检测机制长和短纵向支撑参数具有相似的结构和相同的几何参数，因此两个部分使用相同的检测机制，并且左右两个支撑各一套，如图所示。图4。
检测机构主要由三层交叉滑台，Z方向滑台，支架，抓手，气缸，量块，角度传感器，位移传感器等组成。检测期间，该机制具有6个自由度。图4长（短）纵向支撑参数检测机制三层十字滑轨是一种在X和Y方向上具有两个平移自由度的机制。底层固定在基底上，中间层可以相对于底层在X方向上滑动，而顶层是相对的。中间层可以沿Y方向滑动。 Z方向滑台和三层交叉滑台的顶层共同安装在Z方向导轨上，可以沿Z方向滑动。测量块固定连接到Z方向滑台，因此测量块相对于基座具有X，Y和Z的3个方向。平移自由度。夹爪托架和Z方向滑动台通过轴承安装，并且可以绕Z轴相对于Z方向滑动台自由旋转。夹爪机构通过轴承安装在支架上，并与角度传感器的轴固定连接。夹爪支架可绕Y轴旋转，并且角度传感器的外壳固定在支架上。夹爪机构的两个夹爪配有两个弹簧顶锥销，并且弹簧顶锥销的轴线，夹爪支座的旋转轴线和夹爪的旋转轴线在中心相交夹爪的尖端。在检测过程中，气缸的活塞杆伸出，将两个夹爪上的弹顶圆锥销推入支架的两个孔中，同时驱动位移传感器移动。当锥销的锥面接触孔时，弹簧顶锥销被压缩回去，直到夹爪上的定位平面与支架的外表面接触。在此过程中，Z方向滑台和三层交叉滑台分别在X，Y和Z方向上移动。这些运动将被映射到测量块，并且位置变化可以通过三个激光位移传感器进行测量。两个孔的中心之间的连接的中点的偏移量以及左右测量块的偏移量可用于计算中点的中心距离和位置坐标。
在检测过程中，夹持器机构驱动角度传感器绕Z和Y轴旋转，以实现两个孔的中心线与Z和Y坐标轴之间的角度测量。夹爪驱动换档传感器移动齿轮距离测量值，以实现换档距离测量。 2.3拉杆支架参数检测机制拉杆支架的几何参数是间接测量的，即通过测量两个安装孔中心的坐标，计算出所有几何参数。如图5所示，拉杆支架检测机构包括三层横向滑动机构，电动缸，双向弹簧顶出销机构，进给机构，闩锁和测量块。它基本上类似于多头和空头垂直括号检测机制。区别在于它没有Z方向滑台，而是使用双向顶针机构从内部穿透两个孔进行测量。另外，它使用电动缸代替气缸来驱动销孔。图5图5中显示了拉杆支架检测机构的弹簧弹出器销机构。该机构包括一个可沿轴移动的双向花瓣锥销。在花瓣状钉的中间开有一个凹槽，并将一个销钉放置在该凹槽中。顶柱后面有一个弹簧，在弹力的作用下，双向花销始终保持向中心移动的趋势。该机构的上下销轴与两个安装孔的理想中心线重合，顶针在检测之前处于中性位置。在检测过程中，电动缸首先将顶针机构向上推动，并刺入上部圆形孔中。花瓣形销钉进入锥形表面下的检查孔，直到弹出销钉安装座上的小定位平面向横杆支架打开。适合inside部。这时，在花瓣销的牵引下，三层十字滑块在X和Y方向上移动，并将该移动映射到测量块。在机械设计和制造工程（2015年第44卷）中，激光传感器进行了测量。此时，传感器的读数是上孔中心的位置坐标。
接下来，电动缸将推顶销机构向下推动以穿透到下孔中，并且以相同原理测量下孔中心的位置坐标。根据这些坐标，可以通过计算获得与横杆支座有关的几何参数。另外，通过读取电动缸穿过上孔时的行程和电动缸穿过下孔时的行程，可以计算拉杆支架的跨度。 2.4定性测试机构水平稳定器安装支架，减震器安装支架和螺旋弹簧安装孔的位置采用定性测试方法。测试机制如图6所示。图6定性测试机制这三个定性测试机制在形式上有很大不同，但是它们都使用了类似于限位规的测试原理，并且其机制基本相同，主要包括测试规（销或孔），电动缸，安装支架和底座。电动缸类似于线性马达。在运行期间，它在控制器的控制下线性移动。圆柱体安装在固定在底座上的支架上，滑块上装有用于检测的销子或孔。准确地确保检测仪的空间位置。用户不仅可以通过该软件设置电动缸工作时的扭矩（或推力），还可以精确地控制和读取其排量。在定性测试中，应将电动缸的推力设置为较小的值，并且只要滑动台遇到小的阻力，滑动台就可以立即停止。此时，您可以读取电动缸的排量，以判断几何参数的偏差是否在设计范围内。放置并夹紧工件后，电动缸将移动以驱动检查规穿透要检查的孔或轴。如果检查的孔或轴在设计公差范围内（通过量规，停止量规），则电动缸的冲程将大于指定值；如果检测到的工件的孔或轴超出公差，则电动缸的冲程小于指定值。
2.5激光位移传感器的测量和承载机构在长短纵向杆和横杆支架的定量检测中，将关键点的坐标位置映射到测量块，并使用激光位移传感器进行测量5测量块在X，Y和Z方向上的位移。如果不考虑成本，则每个测量位置可以安装3个激光位移传感器，总共需要15个。考虑到激光位移传感器的高昂价格，设计了如图7所示的激光传感器测量和承载机构。根据图1所示的工件方向，在前面有3个测量块，对应于检测短的纵向和横杆托架，在后面有2个测量块，对应于检测垂直的托架，如图7所示。这6个激光传感器被分为两组，并以对称结构安装在传感器基座上，以分别检测前后测量块的位移。传感器底座安装在电动缸的滑台上，可以在X方向上精确移动和定位。在检测期间，测量和承载机构将运行到测量块附近，以在控制系统的控制下读取测量块的位移。其中，可以直接获得在Y和Z方向上的位移，并且在X方向上，为确保测量载体在X方向上的操作和检测，可以将在该方向上的测量块切成斜面。测量时，首先测量垂直斜率方向的位移，然后间接计算X方向测量块的位移。图7激光传感器的测量和承载机构3控制系统简介后桥壳焊接组件自动检具是典型的机电设备。对于任何机电系统，机械部分和电气控制部分都是不可分割的。机械零件只有在控制系统的控制下，通过机电，液压和气体传输装置才能完成所需的工作，并实现相应的检测功能。
因此，稳定可靠的控制系统对于机电设备至关重要自动检具，并且至关重要。基于西门子s7200 PLC，Wincc组态软件和现场总线技术，设计并完成了自动检具的控制系统，该系统实现了对电动缸和气缸的控制，然后驱动检测机构执行相应的动作以完成检测。任务。由于空间原因，将不详细介绍控制系统的组成和工作原理。 ·33·2015年9月机械设计与制造工程2015年9月第44卷，第9期机械设计与制造工程第一卷。 44 No. 94的应用和结论如图8所示。作者设计的后桥壳焊接组件自动检具已经过设计和制造，已成功应用于生产现场。实际结果表明，后桥壳体自动检具实现了后桥壳体几何参数的全自动检测，并实现了0.1 mm的重复精度，从而确保了后桥焊接组件的质量。同时，可以确保图8 自动检具的每个零件的现场检查周期为80s，满足后桥壳焊接总成的100％检查要求，满足生产周期，提高了生产效率。企业，降低生产成本。另外，设计的自动检具具有自动归档测试结果和其他数据的功能，以及友好的人机交互环境，实现了操作员对自动检具的“透明”操作和对测试结果的“直观”理解。
作者的研究为汽车关键零部件的几何参数的自动，高效，高精度检测提供了参考，具有实际应用价值。参考文献：[1]高静。中国汽车制造业集聚研究[D]。长春：吉林大学，2014。[2]王穗。零件尺寸累积误差对汽车后桥差速器传动特性的影响分析[J]。机械，2000（增刊１）：49-50。[3]彭斌，周萍香，赵霞。汽车车架的焊接变形及控制方法[J]。热处理技术，2011（７）：164 -170。 [4]张永红，陈建伟，韩福生。汽车车架焊接过程中焊接变形的控制方法[J]。汽车工程师，2012（５）：54-56。[5]王锡亮，廖慧江。后轴汽车焊接生产工艺研究[J]焊接，2006（６）:. 63 -65。后焊接桥总成自动检查治具的机构设计陈晓敏（太原工学院机械工程系，山西太原030008，中国）摘要：为了满足装配中汽车后焊接桥总成等关键零件的互换性，有必要对它们的几何参数进行100％测量。基于某些后焊接桥总成的结构特点，设计了一种自动检查夹具以测量其几何形状严格的参数与定性和定量方法相结合，介绍了机械结构和测量原理。实践应用表明，该装置可实现0.1mm的重复精度，约80秒的测量时间和100％的测量值。这满足了确保准确性和产量的主题。关键字：读取轴组件；自动checkfix；机制设计。 4 3·2015卷44机械设计与制造工程
