后橋殼焊接總成自動(dòng)檢查夾具機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

DOI：10.3969 / j。 issn。 2095 -509X。 2015.09.009后橋殼焊接總成自動(dòng)檢查工具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)陳曉敏（太原工學(xué)院機(jī)械工程系，山西太原03000８）摘要：為了對(duì)關(guān)鍵汽車(chē)的幾何參數(shù)進(jìn)行100％檢查零件，軸箱將在以后焊接。裝配裝配是一個(gè)例子，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合定性和定量檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)檢測(cè)工具，以檢測(cè)其幾何參數(shù)，并著重于機(jī)械結(jié)構(gòu)和檢查工具的檢測(cè)原理實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用表明，設(shè)計(jì)的自動(dòng)檢查工具大約需要80秒鐘來(lái)檢查每個(gè)后橋殼焊接組件，并且可達(dá)到0.1毫米的重復(fù)精度，滿足檢查精度和生產(chǎn)周期，并且達(dá)到100％的檢查要求關(guān)鍵詞：后橋殼我們裝配總成；自動(dòng)檢查工具；機(jī)制設(shè)計(jì)中華圖書(shū)館分類號(hào)：U466文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095 -509X（2001５）09 -0030 -05）隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)制造業(yè)呈現(xiàn)出大型化的顯著特征。規(guī)模化和自動(dòng)化的生產(chǎn)。為了滿足制造過(guò)程中組裝過(guò)程中的互換性以及使用過(guò)程中的安全性和舒適性，必須維護(hù)諸如后橋殼焊接組件之類的關(guān)鍵組件。幾何參數(shù)應(yīng)進(jìn)行100％檢查。因此，高精度，快速，自動(dòng)的汽車(chē)零部件幾何參數(shù)檢測(cè)已成為汽車(chē)制造過(guò)程中的迫切問(wèn)題。 1后橋結(jié)構(gòu)和檢查尺寸后橋殼體組件在汽車(chē)底盤(pán)中安裝重要的基本零件，例如差速器，半軸，輪轂，減震器，拉桿和懸架，以支撐和保護(hù)主減速器，差速器和半軸軸等，以及經(jīng)過(guò)檢查的后橋殼焊接組件對(duì)稱的“ U”形長(zhǎng)（短）縱向桿安裝支架，減震器安裝支架，螺旋彈簧安裝支架，后穩(wěn)定桿安裝支架和1桿支架為通過(guò)焊接連接在一起。

圖中的O軸為設(shè)計(jì)參考，并以X軸和Y軸為單位建立了如圖所示的坐標(biāo)系。要測(cè)試的幾何參數(shù)為：１）對(duì)稱結(jié)構(gòu)上兩個(gè)孔的中心線點(diǎn)及其坐標(biāo)的中心距離（圖片中的AB），中心線與每個(gè)坐標(biāo)軸之間的角度（A1）圖片中的A2和B1 B2，連接橫拉桿支架上兩個(gè)孔中心的線的中點(diǎn)坐標(biāo)）線與每個(gè)坐標(biāo)軸之間的角度和間距。 2自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的原理后橋殼焊接總成的自動(dòng)檢查工具是自動(dòng)化生產(chǎn)線后橋殼焊接總成結(jié)構(gòu)的三維示意圖的組成部分，視安裝空間而定因此設(shè)計(jì)采用定性和定量檢測(cè)方法相結(jié)合。特殊的結(jié)構(gòu)或不規(guī)則的定位基準(zhǔn)會(huì)導(dǎo)致焊接過(guò)程不穩(wěn)定，并且容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不良的情況（例如長(zhǎng)和短的縱向結(jié)構(gòu)）。定量檢測(cè)拉桿安裝支架和穩(wěn)定桿安裝支架的相關(guān)幾何參數(shù)；定性測(cè)試簡(jiǎn)單孔和光軸結(jié)構(gòu)（例如拉桿支架，減震器安裝支架和螺旋彈簧安裝支架）的幾何參數(shù)。檢驗(yàn)方法。基于后橋焊接組件的結(jié)構(gòu)特性和定性的結(jié)合定量檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)檢測(cè)幾何參數(shù)的工具，如圖2所示。主要包括定位夾緊機(jī)構(gòu)，長(zhǎng)，短的縱向拉桿支架，穩(wěn)定桿支架自動(dòng)檢具，水平拉桿定量檢測(cè)機(jī)構(gòu)。托架檢測(cè)機(jī)構(gòu)，螺旋彈簧托架檢測(cè)機(jī)構(gòu)和減震器支架定性檢測(cè)機(jī)構(gòu)，激光位移傳感器測(cè)量載體機(jī)構(gòu)收稿日期：2015-06 -08作者簡(jiǎn)介：陳曉敏（1957-），男，遼寧葫蘆島，太原工學(xué)院助理工程師，主要從事特種機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。

不。 44 of 2015圖2后橋殼焊接總成自動(dòng)檢查工具機(jī)械結(jié)構(gòu)的三維模型2.1定位和夾緊機(jī)構(gòu)定位和夾緊機(jī)構(gòu)的功能是將工件相對(duì)于檢查機(jī)構(gòu)保持在工件上。自動(dòng)檢查工具。在檢測(cè)過(guò)程中，工件的位置保持不變。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。它由調(diào)平機(jī)構(gòu)，對(duì)中機(jī)構(gòu)，膨脹銷(xiāo)機(jī)構(gòu)等組成，以實(shí)現(xiàn)工件的完全定位。調(diào)平機(jī)構(gòu)如圖3（a）所示，它限制了工件繞X旋轉(zhuǎn)的自由度。圖3定位和夾緊機(jī)構(gòu)是空間曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。在檢測(cè)期間，調(diào)平臂在工件的重力作用下繞著鉸鏈點(diǎn)旋轉(zhuǎn)壓縮彈簧，并在彈簧的力作用下接觸工件的底面。由于前后調(diào)平臂的高度相同，因此工件的底面始終與XOY平面平行。支撐機(jī)構(gòu)如圖3（b）所示，它限制了工件沿X方向的平移運(yùn)動(dòng)的自由度，并使用了一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣缸（圖中未顯示氣缸活塞桿來(lái)連接一對(duì)對(duì)稱的曲柄滑塊結(jié)構(gòu)，氣缸在定位過(guò)程中旋轉(zhuǎn)，活塞桿驅(qū)動(dòng)左右對(duì)稱滑塊延伸并與后橋殼底部的弧線接觸，圓心與坐標(biāo)的原點(diǎn)重合，它起著中心作用，并限制了X方向上的平移自由度。膨脹銷(xiāo)機(jī)構(gòu)如圖3（c）所示），限制了沿工件的平移運(yùn)動(dòng)的自由度和繞Y和Z軸旋轉(zhuǎn)。錐形膨脹銷(xiāo)主體上有4個(gè)傾斜的凹槽，該凹槽配有楔形物。測(cè)試時(shí)，首先將工件放在兩個(gè)側(cè)面。在側(cè)面的預(yù)支架上，調(diào)平和定心機(jī)構(gòu)移至預(yù)定位置。然后，進(jìn)給機(jī)構(gòu)將膨脹銷(xiāo)機(jī)構(gòu)推入后軸兩端的軸孔中，將膨脹銷(xiāo)缸活塞桿推出，并使膨脹銷(xiāo)體移動(dòng)。設(shè)計(jì)與制造工程，2015年9月，第44期安裝在膨脹銷(xiāo)主體的凹槽中的楔塊的推力與導(dǎo)向套筒的阻力形成的共同作用力是由膨脹銷(xiāo)主體與導(dǎo)向套筒對(duì)楔形件的徑向阻力方向限制向軸孔的彈出。沿方向的平移自由度以及繞Y和Z軸旋轉(zhuǎn)的自由度。

檢查完成后，膨脹銷(xiāo)圓柱體的活塞桿縮回，楔塊向下移動(dòng)，工件的下落由預(yù)支撐件支撐。然后，支撐機(jī)構(gòu)的活塞桿向反方向旋轉(zhuǎn)，對(duì)稱滑塊縮回，工件完全松開(kāi)。 2.2長(zhǎng)（短）縱向支撐參數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)長(zhǎng)和短縱向支撐結(jié)構(gòu)相似，所測(cè)幾何參數(shù)相同。因此，兩部分采用相同的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，左右支撐各一套，如圖4所示。檢測(cè)機(jī)構(gòu)主要由三層十向滑臺(tái)，支架，夾具，氣缸，測(cè)量塊，角度傳感器，位移傳感器等。該機(jī)構(gòu)在檢測(cè)過(guò)程中具有6個(gè)自由度。圖4長(zhǎng)（短）縱向支撐參數(shù)檢測(cè)機(jī)制三層十字滑軌是一種在不同方向上具有平移自由度的機(jī)制。底層固定在基底上，中間層可以相對(duì)于底層沿X方向滑動(dòng)，頂層可以相對(duì)于中間層滑動(dòng)。在Y方向上滑動(dòng)。 Z方向滑臺(tái)和三層交叉滑臺(tái)的頂層共同安裝在定向?qū)к壣?，可以沿Z方向滑動(dòng)，以測(cè)量塊體和Z方向的平移自由度。夾爪托架和Z方向滑動(dòng)臺(tái)通過(guò)軸承安裝，并且相對(duì)于Z軸旋轉(zhuǎn)自由度。夾爪機(jī)構(gòu)通過(guò)軸承安裝在支架上，并與角度傳感器的軸固定連接。夾爪支架可繞Y軸旋轉(zhuǎn)，并且角度傳感器的外殼固定在支架上。夾爪機(jī)構(gòu)的兩個(gè)夾爪配有兩個(gè)彈簧頂錐銷(xiāo)，并且彈簧頂錐銷(xiāo)的軸線，夾爪支座的旋轉(zhuǎn)軸線和夾爪的旋轉(zhuǎn)軸線在中心相交夾爪的尖端。在檢測(cè)過(guò)程中，氣缸的活塞桿伸出，將兩個(gè)夾爪上的爆破錐形銷(xiāo)推入支架的兩個(gè)孔中，同時(shí)將驅(qū)動(dòng)位移傳感器移動(dòng)。

在此過(guò)程中，Z方向滑臺(tái)和三層交叉滑臺(tái)分別在每個(gè)方向上移動(dòng)，這些移動(dòng)將映射到測(cè)量塊，并且三個(gè)激光位移傳感器的位置變化為測(cè)量以獲得兩個(gè)孔的中心。連接線中點(diǎn)的偏移量以及左右測(cè)量塊的偏移量可用于計(jì)算中點(diǎn)的中心距離和位置坐標(biāo)。在檢測(cè)過(guò)程中，夾持器機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)角度傳感器繞Z和Y軸旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)孔的中心線與Z和Y坐標(biāo)軸之間的角度測(cè)量。夾爪驅(qū)動(dòng)換檔傳感器移動(dòng)距離測(cè)量值。支架參數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)間接測(cè)量拉桿支架的幾何參數(shù)自動(dòng)檢具，即通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)安裝孔中心的坐標(biāo)，計(jì)算出所有幾何參數(shù)。如圖5所示，拉桿支架檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括三層橫向滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，電動(dòng)缸，雙向彈出銷(xiāo)機(jī)構(gòu)，進(jìn)給機(jī)構(gòu)，閂鎖和測(cè)量塊。它基本上類似于多頭和空頭垂直括號(hào)檢測(cè)機(jī)制。區(qū)別在于它沒(méi)有滑動(dòng)臺(tái)，并使用雙向頂針機(jī)構(gòu)從內(nèi)部穿透兩個(gè)孔進(jìn)行測(cè)量。此外，它使用電動(dòng)缸代替氣缸來(lái)驅(qū)動(dòng)銷(xiāo)孔。圖5圖5中顯示了拉桿支架檢測(cè)機(jī)構(gòu)的彈簧彈出器銷(xiāo)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)包括一個(gè)可沿軸移動(dòng)的雙向花瓣錐銷(xiāo)。花瓣?duì)钺數(shù)闹虚g有凹槽，頂珠位于凹槽中。頂柱后面有一個(gè)彈簧。在彈力的作用下，雙向花瓣銷(xiāo)始終保持向中心移動(dòng)。該機(jī)構(gòu)的上下銷(xiāo)軸與兩個(gè)安裝孔的理想中心線重合，并且在中性位置檢測(cè)到前彈簧頂銷(xiāo)。

在檢查過(guò)程中，電動(dòng)缸首先將頂針機(jī)構(gòu)向上推動(dòng)，并刺入上部圓形孔中。花瓣形銷(xiāo)釘進(jìn)入錐形表面下的檢查孔，直到彈出銷(xiāo)釘安裝座和橫桿上的較小定位平面為止。支架的開(kāi)口c部適合內(nèi)部。此時(shí)，在花瓣?duì)钺樀臓恳拢?015年第44層的第三層由激光傳感器測(cè)量。此時(shí)傳感器的讀數(shù)是上孔中心的位置坐標(biāo)。然后，電動(dòng)缸將推頂銷(xiāo)機(jī)構(gòu)向下推動(dòng)以穿透到下孔中，并使用相同的原理測(cè)量下孔中心的位置坐標(biāo)。根據(jù)這些坐標(biāo)，可以通過(guò)計(jì)算獲得與橫桿支座有關(guān)的幾何參數(shù)。另外，通過(guò)讀取電動(dòng)缸穿過(guò)上孔時(shí)的行程和電動(dòng)缸穿過(guò)下孔時(shí)的行程，可以計(jì)算拉桿支架的跨度。 2.4定性測(cè)試機(jī)構(gòu)水平穩(wěn)定桿安裝支架，減震器安裝支架和螺旋彈簧安裝孔的位置采用定性測(cè)試方法。測(cè)試機(jī)制如圖6所示。定性測(cè)試機(jī)制的形式有所不同，但是它們都使用相似的方法。限位規(guī)的檢測(cè)原理，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)基本相同，主要包括限位規(guī)（銷(xiāo)或孔），電動(dòng)缸，安裝支架和底座。電動(dòng)缸類似于線性馬達(dá)。在運(yùn)行期間，它在控制器的控制下線性移動(dòng)。圓柱體安裝在固定在底座上的支架上，滑塊上裝有用于檢測(cè)的銷(xiāo)子或孔。準(zhǔn)確地確保檢測(cè)規(guī)的空間位置。用戶不僅可以通過(guò)軟件設(shè)置電動(dòng)缸的扭矩（或推力），還可以精確地控制和讀取其位移。

在定性測(cè)試中，應(yīng)將電動(dòng)缸的推力設(shè)置為較小的值。只要遇到小的阻力，滑臺(tái)就可以立即停止。此時(shí)，您可以讀取電動(dòng)缸的排量，以確定幾何參數(shù)的偏差是否在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。定位并夾緊工件后，電動(dòng)缸移動(dòng)以驅(qū)動(dòng)檢測(cè)儀。如果檢測(cè)到的孔或軸在設(shè)計(jì)公差范圍內(nèi)（通過(guò)量規(guī)，停止量規(guī)），則電動(dòng)缸的沖程將大于指定值；如果通過(guò)孔檢測(cè)到工件或軸超出公差，則電動(dòng)缸的行程小于指定值。 2.5激光位移傳感器的測(cè)量和承載機(jī)構(gòu)在長(zhǎng)，短縱向桿和橫桿托架的定量檢測(cè)中，將關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)位置映射到測(cè)量塊，并使用激光位移傳感器測(cè)量5個(gè)測(cè)量塊在X，Y，Z方向位移偏移。如果不考慮成本，可以在每個(gè)測(cè)量位置安裝一個(gè)激光位移傳感器，總共需要15個(gè)激光位移傳感器?？紤]到激光位移傳感器的高昂價(jià)格，設(shè)計(jì)了如圖7所示的激光傳感器測(cè)量和承載機(jī)構(gòu)。根據(jù)圖1所示的工件方向，如圖所示，前面有3個(gè)測(cè)量塊，對(duì)應(yīng)于檢測(cè)短的縱向和橫桿支撐，后面有2個(gè)測(cè)量塊，對(duì)應(yīng)于檢測(cè)縱向的支撐。在圖7中。這6個(gè)激光傳感器被分為兩組，并以對(duì)稱結(jié)構(gòu)安裝在傳感器基座上，以分別檢測(cè)前后測(cè)量塊的位移。傳感器底座安裝在電動(dòng)缸的滑臺(tái)上，滑臺(tái)可以在方向上精確移動(dòng)和定位。在檢測(cè)過(guò)程中，測(cè)量和攜帶機(jī)構(gòu)將在控制系統(tǒng)的控制下運(yùn)行到測(cè)量塊附近，以讀取測(cè)量塊的位移。

可以直接獲得Y和Z方向上的位移，而X方向是為了確保測(cè)量載體沿X方向運(yùn)行和檢測(cè)，因此在該方向上的測(cè)量塊被切成斜面。測(cè)量時(shí)，首先測(cè)量垂直斜率方向的位移，然后間接計(jì)算測(cè)量方向的位移。圖7激光傳感器的測(cè)量和承載機(jī)構(gòu)3后橋殼焊接組件控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介自動(dòng)檢查工具是典型的機(jī)電設(shè)備。對(duì)于任何機(jī)電一體化系統(tǒng)，機(jī)械部分和電氣控制部分都是不可分割的。只有在控制系統(tǒng)的控制下，通過(guò)機(jī)電，液壓和氣體傳輸裝置，機(jī)械部件才能按要求完成工作并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的檢測(cè)功能。因此，穩(wěn)定而可靠的控制系統(tǒng)對(duì)于機(jī)電設(shè)備是必要的，也是至關(guān)重要的。該自動(dòng)檢查工具控制系統(tǒng)基于西門(mén)子s7200 PLC，Wincc組態(tài)軟件和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)缸和氣缸的控制，然后驅(qū)動(dòng)檢查機(jī)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作以完成檢查任務(wù)。由于空間限制，將不詳細(xì)介紹控制系統(tǒng)的組成和工作原理。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程2015年9月第44期MachineDesign Manufacturing Engining Engining Vol。 44 No. 9 4應(yīng)用與結(jié)論如圖8所示，作者設(shè)計(jì)制造的后橋殼焊接總成自動(dòng)檢查工具已經(jīng)設(shè)計(jì)制造，并成功應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。

實(shí)際結(jié)果表明，后橋殼體的自動(dòng)檢查工具實(shí)現(xiàn)了對(duì)后橋殼體幾何參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)，可重復(fù)精度達(dá)到0.1 mm，從而保證了后橋焊接組件的質(zhì)量。同時(shí)，可以保證每個(gè)自動(dòng)檢查工具的現(xiàn)場(chǎng)檢查周期為80s，滿足后橋殼焊接總成100％的檢查要求，滿足了生產(chǎn)周期，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，并且降低生產(chǎn)成本。另外，所設(shè)計(jì)的自動(dòng)檢查工具具有自動(dòng)歸檔檢查結(jié)果和其他數(shù)據(jù)的功能，以及友好的人機(jī)交互環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了操作員對(duì)自動(dòng)檢查工具的“透明”操作和對(duì)檢查結(jié)果的“直觀”理解。作者的研究為汽車(chē)關(guān)鍵零部件的幾何參數(shù)的自動(dòng)，高效，高精度檢測(cè)提供了參考，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)：[1]高靜。中國(guó)汽車(chē)制造業(yè)集聚研究[D]。長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2014。[2]王穗。零件尺寸累積誤差對(duì)汽車(chē)后橋差速器傳動(dòng)特性的影響分析[J]。機(jī)械，2000（增刊１）：49-50。[3]彭斌，周平祥，趙霞。汽車(chē)車(chē)架的焊接變形及控制方法[J]。熱處理技術(shù)，2011（７）：164 -170。 [4]張永紅，陳建偉，韓福生。汽車(chē)車(chē)架焊接過(guò)程中焊接變形的控制方法[J]。汽車(chē)工程師，2012（５）：54-56。[5]王錫亮，廖惠江。汽車(chē)焊接生產(chǎn)過(guò)程中的后軸[J]焊接，2006（６）:. 63 -65機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)自動(dòng)檢查夾具后焊接軸總成陳曉敏（太原機(jī)械工程學(xué)院，山西太原030008）摘要：。為了滿足互換性關(guān)鍵部件重新焊接的車(chē)橋組件100％必要的測(cè)量幾何參數(shù)。基于基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)特征確定的后焊接車(chē)橋組件，自動(dòng)檢查夾具的尺寸。其幾何參數(shù)結(jié)合的定量方法介紹了機(jī)械結(jié)構(gòu)的測(cè)量原理e。實(shí)踐應(yīng)用表明，該裝置可實(shí)現(xiàn)約80秒的重復(fù)性精度測(cè)量，100％的測(cè)量零件。這滿足了測(cè)量精度的屈服時(shí)間。后焊接軸組件；自動(dòng)檢查符合2015年機(jī)械設(shè)計(jì)第44號(hào)的固件