N400半軸總成壓裝裝配線的開發(fā)設(shè)計(jì)

勞淞 符光付

（柳州五菱汽車工業(yè)有限公司 545007)

N400半軸總成壓裝裝配線的開發(fā)設(shè)計(jì)

勞淞 符光付

（柳州五菱汽車工業(yè)有限公司 545007)

文章闡述了后橋半軸壓裝原理，根據(jù)N400后橋半軸的工藝分析，按照產(chǎn)品產(chǎn)能需求，開發(fā)設(shè)計(jì)N400半軸總成壓裝裝配生產(chǎn)線，介紹了整線的開發(fā)設(shè)計(jì)過程，實(shí)現(xiàn)了N400后橋半軸總成的自動(dòng)化壓裝。同時(shí)，引入高精度壓力、位移監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓裝全過程參數(shù)的監(jiān)測(cè)、記錄及追溯，有效保證產(chǎn)品的壓裝質(zhì)量。生產(chǎn)線的開發(fā)應(yīng)用，降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

壓裝專機(jī)；半軸總成；壓力檢測(cè)系統(tǒng)；位移檢測(cè)系統(tǒng)

0 引言

N400后橋半軸總成作為后橋的一個(gè)重要組成部件，客戶對(duì)其裝配要求較原有車型更為嚴(yán)格。N400半軸總成壓裝裝配線的開發(fā)設(shè)計(jì)成功，實(shí)現(xiàn)了N400半軸壓裝的自動(dòng)化，且裝配過程中要求較高的總成壓裝參數(shù)可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、記錄、追溯，滿足客戶對(duì)半軸裝配質(zhì)量的要求。

圖2 壓裝專機(jī)總成2

1 N400半軸總成壓裝裝配線的開發(fā)設(shè)計(jì)過程

1.1 N400半軸總成裝配線構(gòu)成

N400半軸總成裝配線包含四臺(tái)壓裝專機(jī)，分別完成軸承座與軸承油封的壓裝、制動(dòng)器四顆螺栓的壓裝、半軸六顆螺栓的壓裝以及總成的壓裝。各壓裝專機(jī)包含零件定位機(jī)構(gòu)、壓裝機(jī)構(gòu)及液壓站機(jī)構(gòu)，總成壓裝專機(jī)配備高精度壓力、位移監(jiān)控系統(tǒng)[1]。

1.2 各壓裝專機(jī)的設(shè)計(jì)

（1）軸承座與軸承、油封壓裝專機(jī)（圖1）軸承座與軸承、油封壓裝專機(jī)動(dòng)作順序如下。①操作員工依次放置軸承、軸承座、油封。

②啟動(dòng)操作按鈕，上側(cè)油缸下壓，完成油封的壓裝；同時(shí)上側(cè)油缸油路鎖死，保持壓緊狀態(tài)。下側(cè)油缸上壓，完成軸承的壓裝。

③油缸回位，取件，壓裝完成。

圖1 壓裝專機(jī)總成1

（2）軸承座與制動(dòng)器四顆螺栓壓裝專機(jī)（圖2）軸承座與制動(dòng)器4顆螺栓壓裝專機(jī)動(dòng)作順序如下。

①操作員工放置零件至定位座。

②啟動(dòng)操作按鈕，上側(cè)4個(gè)空間錯(cuò)位的油缸下壓，分別完成四顆螺栓的壓裝，確保四顆螺栓壓裝到位。

（3）軸承座與制動(dòng)器4顆螺栓壓裝專機(jī)

半軸6顆螺栓壓裝專機(jī)動(dòng)作順序如下。

①放置半軸及螺栓。

②啟動(dòng)操作按鈕，油缸上壓到位后，旋轉(zhuǎn)油缸作用，螺栓壓頭旋轉(zhuǎn)到壓裝位置，然后在6個(gè)油缸作用下分別單獨(dú)完成6顆螺栓的壓裝，確保每顆螺栓壓裝到位。

③螺栓壓頭在油缸作用下依次上移、旋轉(zhuǎn)、回位。

旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)如下。

旋轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動(dòng)，通過齒輪齒條帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，完成螺栓壓頭的轉(zhuǎn)動(dòng)。

設(shè)計(jì)原理：通過油壓驅(qū)動(dòng)，齒輪齒條動(dòng)作，通過齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)螺栓壓頭的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)螺栓壓頭在壓緊角度及退出角度間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

(4)總成壓裝專機(jī)

總成壓裝專機(jī)動(dòng)作順序。

①氣缸推出機(jī)構(gòu)將零件定位塊推出，員工放置零件。

②氣缸推出機(jī)構(gòu)將零件拉至壓裝位置，油缸上壓，完成半軸總成的壓裝，壓裝過程壓力傳感器檢測(cè)壓入力是否符合設(shè)定要求。

氣缸推出機(jī)構(gòu)將總成件推出，取件。

1.3 電氣控制系統(tǒng)

兩臺(tái)壓裝專機(jī)主控核心是PLC，PLC通過物理I/O端口控制半軸壓裝專機(jī)的動(dòng)作、顯示以及監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)半軸壓裝電控系統(tǒng)的多功能一體化。工作站選用中達(dá)電通DVP14SSR2型PLC，3塊8點(diǎn)的I/O擴(kuò)展模塊。PLC與觸摸屏間采用RS485通訊，與壓裝監(jiān)控儀間采用模擬量串口通訊機(jī)制。

1.4 壓裝監(jiān)控防錯(cuò)系統(tǒng)

由于N400產(chǎn)品半軸與總成的壓裝過程參數(shù)對(duì)產(chǎn)品本身的質(zhì)量有著關(guān)鍵的判別作用，所以在N400半軸總成壓裝專機(jī)上設(shè)置有壓裝監(jiān)控防錯(cuò)系統(tǒng)，其系統(tǒng)主要可以監(jiān)測(cè)半軸與緊固套在壓裝時(shí)的位移行程和壓入力大小，從而判別總成是否壓入過松或過緊以及是否漏裝墊片，極大的保證了產(chǎn)品壓裝過程的質(zhì)量[2]。

壓裝監(jiān)控防錯(cuò)系統(tǒng)中的位移監(jiān)控采用基恩士IL-300型號(hào)位移傳感器，檢測(cè)精度可達(dá)到0.1 mm，壓力監(jiān)控采用K11/N520型號(hào)壓力傳感器，檢測(cè)精度可達(dá)到0.1 kN，二者監(jiān)測(cè)的誤差都在0.5%以內(nèi)，壓裝精度相對(duì)較高，壓裝參數(shù)如表1所示。

表1 壓裝參數(shù)

壓裝監(jiān)控防錯(cuò)系統(tǒng)通過采用基恩士IL位移傳感器和壓力傳感器與寶宜威W400-P壓裝監(jiān)控儀進(jìn)行數(shù)據(jù)串口通信，這樣可對(duì)壓裝過程中的位移值和壓力值進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)曲線監(jiān)控。并且通過在監(jiān)控儀中設(shè)定不同程式及窗口類型邊界，可對(duì)半軸壓裝的任一過程進(jìn)行精確地限定和監(jiān)測(cè)，為產(chǎn)品的壓裝質(zhì)量提供了很好的數(shù)據(jù)支持。

1.5 觸摸屏控制顯示系統(tǒng)

觸摸屏幕下方幾個(gè)按鈕是換頁按鈕，點(diǎn)擊即可進(jìn)入相應(yīng)的畫面。兩臺(tái)壓裝專機(jī)都是雙工位操作，并且互不干擾，操作目視以及參數(shù)的調(diào)試十分方便。

1.6 操作流程

第一步：依次打開動(dòng)力柜電源、PLC控制柜電源。

第二步：將操作面板上壓螺栓及壓總成的手動(dòng)/自動(dòng)旋鈕旋至自動(dòng)，并按下壓螺栓及壓總成油泵啟動(dòng)。

第三步：按下操作面板的“壓螺栓油泵啟動(dòng)”按鈕（綠色），此時(shí)工位備妥指示燈亮起。將工件放好后，同時(shí)按下左右兩個(gè)“壓螺栓啟動(dòng)”按鈕，壓螺栓開始。

第四步：按下操作面板的“壓總成油泵啟動(dòng)”按鈕（綠色），此時(shí)工位備妥指示燈亮起。將工件放好后，同時(shí)按下左右兩個(gè)“壓軸承啟動(dòng)”按鈕，壓軸承開始。

第五步：按下“啟動(dòng)”按鈕后，非緊急情況，請(qǐng)?jiān)谠O(shè)備開始?jí)貉b后，禁止再進(jìn)入壓裝工。

位或拆裝工件，否則將導(dǎo)致壓裝專機(jī)工作停滯。如不小心碰到安全光柵導(dǎo)致設(shè)備停滯，退出光幕外后，無需再次按下“啟動(dòng)”按鈕，壓裝專機(jī)等待3 s后會(huì)繼續(xù)壓裝。

依此循環(huán)第三、第四步。

第六步：不用設(shè)備時(shí)，按下壓螺栓及壓總成油泵停止，并逆向操作第一步關(guān)閉電源即可。

指示燈的作用：

黃燈亮：設(shè)備運(yùn)行中。

紅燈亮（報(bào)警）：壓軸承不合格指示或急停按下。

綠燈亮：壓裝合格結(jié)束。

2 N400半軸總成壓裝裝配線效果

N400總成壓裝裝配線實(shí)現(xiàn)了半軸總成的自動(dòng)化壓裝，員工只需放置零件及取件即可，改變了以往人工敲打安裝的方式，降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。壓裝機(jī)采用基恩士IL-300型號(hào)位移傳感器，其檢測(cè)精度可達(dá)到0.1 mm，壓力監(jiān)控采用K11/N520型號(hào)壓力傳感器[3]，檢測(cè)精度可達(dá)到0.1 kN，二者監(jiān)測(cè)的誤差都在0.5%以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品壓裝的高精度檢測(cè)；通過采用基恩士IL位移傳感器和壓力傳感器與寶宜威W400-P壓裝監(jiān)控儀進(jìn)行數(shù)據(jù)串口通信，這樣可對(duì)壓裝過程中的位移值和壓力值進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)曲線監(jiān)控。并且通過在監(jiān)控儀中設(shè)定不同程式及窗口類型邊界，可對(duì)半軸壓裝的任一過程進(jìn)行精確地限定和監(jiān)測(cè)，為產(chǎn)品的壓裝質(zhì)量提供了很好的數(shù)據(jù)支持。有效的滿足客戶對(duì)半軸壓裝裝配質(zhì)量的要求。

3 結(jié)束語

N400半軸總成壓裝裝配線的成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了原本高操作強(qiáng)度要求的半軸壓裝的自動(dòng)化，有效的降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)引入高精度的檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓裝參數(shù)的全過程檢測(cè)、記錄及追溯，確保產(chǎn)品的壓裝質(zhì)量。隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，用工成本的不斷提高，行業(yè)低成本自動(dòng)化已日益成為趨勢(shì)，而實(shí)現(xiàn)具備類似N400半軸總成壓裝裝配線功能生產(chǎn)線的自主研發(fā)設(shè)計(jì)，必將成為各企業(yè)提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。

[1]張利平.液壓控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2]彭軍.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.

[3]梁威.智能傳感器與信息技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2004.

U427.41 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

勞淞（1980—），男，工學(xué)學(xué)士，研究方向?yàn)樽詣?dòng)化設(shè)備的開發(fā)設(shè)計(jì)與技術(shù)、汽車零部件工藝規(guī)劃及布局研究、工藝裝備研發(fā)隊(duì)伍管理。

符光付（1987—），男，工程師，研究方向?yàn)樽詣?dòng)化設(shè)備的開發(fā)設(shè)計(jì)與技術(shù)研究。