新型主減速器總成主螺母擰緊系統(tǒng)的研制

（北京機械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

0 引言

主減速器總成螺母擰緊及軸承預(yù)緊力矩檢測設(shè)備是車橋裝配過程中保證產(chǎn)品質(zhì)量不可缺少的手段。伴隨著我國汽車行業(yè)的發(fā)展，車橋廠商對主減器的裝配也提出了更高的要求[1]。例如提高擰緊，檢測的自動化，高效化；提高擰緊，檢測的精度等級；減少工人的勞動強度；減少擰緊，檢測工作節(jié)拍。

針對客戶的要求，為山東某車橋公司設(shè)計了主減速器總成主螺母擰緊與軸承預(yù)緊力矩檢測同步完成的設(shè)備。此設(shè)備首先對主螺母進(jìn)行定扭預(yù)緊，然后軸承預(yù)緊力距檢測機構(gòu)檢測預(yù)緊力矩，數(shù)據(jù)反饋至主螺母擰緊機構(gòu)，擰緊機構(gòu)根據(jù)反饋數(shù)據(jù)對擰緊力矩進(jìn)行同步反復(fù)調(diào)整[2]。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及設(shè)備總體構(gòu)成

1.1 主減速器總成組裝圖

圖1 主減速器總成組裝圖

1.2 產(chǎn)品力矩參數(shù)

表1 產(chǎn)品力矩參數(shù)

1.3 設(shè)計原則

本設(shè)備需為在線自動設(shè)備。產(chǎn)品到達(dá)本工位，擰緊機構(gòu)根據(jù)表1提供的主螺母扭矩值對圖1所示的主螺母2預(yù)擰緊，然后力矩檢測機構(gòu)根據(jù)表1提供的主齒軸承預(yù)緊力矩值對圖1所示的圓錐滾子軸承6進(jìn)行力矩檢測，最后擰緊機構(gòu)根據(jù)預(yù)緊力矩檢測機構(gòu)反饋的數(shù)據(jù)值做出相應(yīng)的調(diào)整，或是繼續(xù)加載擰緊，或是旋松。

2 設(shè)備總體構(gòu)成

圖2 設(shè)備總體簡圖

根據(jù)圖2設(shè)備總體簡圖所示：底座1固定在地面，需調(diào)水平；氣缸2帶動擰緊檢測機構(gòu)上下運動；設(shè)備啟動，擰緊檢測機構(gòu)7下降至工作位與工件貼合，開始工作；主減速器總成4裝配合格后氣缸2舉升，放行工件。

3 擰緊檢測機構(gòu)

圖3 擰緊檢測機構(gòu)簡圖

根據(jù)圖3擰緊檢測機構(gòu)件圖所示，此機構(gòu)工作流程如下。

主螺母的擰緊系統(tǒng)：首先液壓止動組件11伸出插銷另止動盤12鎖死，另芯軸13與螺母套筒16失去旋轉(zhuǎn)自由度，而后伺服電機7工作，動力經(jīng)小齒輪軸組件4傳遞至大齒輪14減速增扭，動力再經(jīng)滑動套15傳遞至旋轉(zhuǎn)撥叉組件1，撥叉與圖1凸緣法蘭結(jié)合旋轉(zhuǎn)。此時圖1主螺母相對于凸緣法蘭轉(zhuǎn)動，達(dá)到主螺母擰緊作用。伺服電機7達(dá)到預(yù)設(shè)扭矩值時停止，靜態(tài)扭矩傳感器5讀取精確扭矩值，上傳系統(tǒng)，此數(shù)值經(jīng)系統(tǒng)處理，計算出主螺母擰緊力矩值。

圓錐滾子軸承力矩檢測系統(tǒng)：伺服電機7停止工作后，液壓止動組件11插銷縮回與止動盤12分開解鎖；液壓提升組件3油缸伸出，大齒輪14與滑動套15向下移動，兩齒輪分離；減速電機8工作，芯軸13與螺母套筒16同步旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)動力經(jīng)螺母套筒16傳遞至圖1主動錐齒輪軸，此時動態(tài)扭矩傳感器10讀出精確數(shù)值，上傳系統(tǒng)，此數(shù)值經(jīng)系統(tǒng)分析處理，計算出圓錐滾子軸承預(yù)緊力值。

上述步驟得出的扭矩力值需與表1數(shù)值進(jìn)行系統(tǒng)比對，如若軸承預(yù)緊力矩值偏大或偏小需經(jīng)伺服電機7對主螺母進(jìn)行旋松或旋緊，系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)，再次進(jìn)行軸承預(yù)緊力矩檢測，直到合格為止。合格后圖2擰緊檢測機構(gòu)上升，產(chǎn)品放行。

特別說明：擰緊檢測產(chǎn)品之前，必須對設(shè)備進(jìn)行空載檢測，得出靜態(tài)扭矩值及動態(tài)扭矩值，存儲系統(tǒng)，用于檢測產(chǎn)品后系統(tǒng)計算處理用。擰緊轉(zhuǎn)速不宜過大，動態(tài)檢測轉(zhuǎn)速需控制在30～45r/min為宜[3]。

4 系統(tǒng)控制部分

整臺設(shè)備的機械部分完成后，必須通過電氣控制來實現(xiàn)設(shè)備的相關(guān)動作。其電氣控制如圖4所示。

圖4 PLC主回路簡圖

控制系統(tǒng)主要通過PLC來實現(xiàn)，主要完成以下的功能：實現(xiàn)輸入輸出的控制，包括實現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制，用來控制機械機構(gòu)的執(zhí)行，電機的運轉(zhuǎn)，氣缸、液壓缸的升降等；實現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合分析、處理，預(yù)緊力矩檢測數(shù)據(jù)對擰緊機構(gòu)的反饋；實現(xiàn)控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的采集，記錄，存儲并上傳服務(wù)器[4]。

5 結(jié)束語

本設(shè)備與以往的工作設(shè)備不同。傳統(tǒng)的螺母擰緊設(shè)備只要根據(jù)車橋廠所提供的力矩對螺母擰緊，而后在另一工位上進(jìn)行軸承預(yù)緊力檢測或是人工感觸。這樣又耗時又不能達(dá)到準(zhǔn)確性。而本設(shè)備擰緊主螺母與圓錐滾子軸承的預(yù)緊力矩檢測在同一工位完成，預(yù)擰緊主螺母后檢測軸承預(yù)緊力矩值，根據(jù)預(yù)緊力距值對擰緊主螺母力矩做出調(diào)整，而后再次檢測軸承預(yù)緊力矩值，形成閉環(huán)，直至合格為止。由于是自動完成，不僅縮短工作時間，節(jié)省人力而且大大提高了裝配的質(zhì)量。

[1]劉景濤.汽車驅(qū)動橋主減速器總成預(yù)加載荷研究及系統(tǒng)實現(xiàn)[D].杭州:浙江大學(xué),2009:30-39.

[2]吳磊.汽車主錐墊片測量裝配技術(shù)和設(shè)備的研究[D].合肥:浙江大學(xué),2008:44-54.

[3]曾學(xué)花.汽車驅(qū)動橋主動錐齒輪總成選墊分析及系統(tǒng)實現(xiàn)[D].杭州:浙江大學(xué),2007:29-38.

[4]薛定宇.控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計[M].清華大學(xué)出版社,2006:255-281.