后橋油管氣密性檢測(cè)站的設(shè)計(jì)

覃京翎，王莉莉，陳柳藝，覃 鵬，鄭志明，曾慶文

（1.柳州城市職業(yè)學(xué)院，廣西 柳州545036；2.柳州五菱汽車(chē)工業(yè)有限公司，廣西 柳州 545007）

氣動(dòng)技術(shù)中檢測(cè)氣體泄漏的常用方法有氣泡法、涂抹法、化學(xué)示蹤氣體檢漏法、壓力變化法、流量法。傳統(tǒng)的后橋總成試漏工位采用涂抹肥皂水進(jìn)行氣密性試漏，該方法不嚴(yán)謹(jǐn)不科學(xué)，質(zhì)量得不到保證。目前比較通行的氣密性檢測(cè)方法是差壓法氣密性檢測(cè)[1]。在采用氣密性檢測(cè)儀的基礎(chǔ)上，輔以自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成的檢測(cè)站，能夠?qū)崿F(xiàn)在生產(chǎn)線上對(duì)后橋油管氣密性進(jìn)行智能檢測(cè)。該檢測(cè)站自動(dòng)化程度高，能夠提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，降低檢測(cè)成本，可以實(shí)時(shí)顯示并記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)，確保供應(yīng)產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 差壓原理分析

差壓法是一種利用氣體流量公式，通過(guò)測(cè)量容器內(nèi)壓力的變化來(lái)計(jì)算泄漏量的檢測(cè)方法。測(cè)試時(shí)，在基準(zhǔn)物與被測(cè)工件兩邊先同時(shí)充入相同壓力的空氣，使差壓傳感器兩端平衡，如果被測(cè)工件有泄漏，即使是微小泄漏，差壓傳感器兩端也會(huì)失去平衡，從而檢測(cè)出兩端因泄漏而產(chǎn)生的差壓[2]。

2 COSMO檢測(cè)儀

COSMO檢測(cè)儀裝載了高感度、高耐壓的差壓傳感器和不受熱影響的氣動(dòng)閥，在每次測(cè)試中自動(dòng)檢查氣動(dòng)閥的動(dòng)作和傳感器的感度。并以功能和安全性俱佳的自檢功能組成了基本回路，通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)品誤差修正預(yù)設(shè)值功能，或者降低誤差模式功能，提高了測(cè)試能力并縮短了測(cè)試時(shí)間。具備適應(yīng)多種工件的測(cè)試、直接顯示泄漏量，以及便于維護(hù)管理的校正口等先進(jìn)功能。儀器采用的是向被測(cè)物（工件）內(nèi)充入空氣，通過(guò)其高靈敏度差壓傳感器（DPS）測(cè)出因泄漏導(dǎo)致的內(nèi)部壓力變化，從而檢測(cè)是否有泄漏的測(cè)試方式。

3 后橋油管正壓氣密性檢測(cè)站的總體設(shè)計(jì)

3.1 技術(shù)要求

后橋油管密封性能在裝配線上檢測(cè)只進(jìn)行正壓檢測(cè)，若檢測(cè)不合格再下線進(jìn)行人工負(fù)壓檢測(cè)。

檢測(cè)方法：封堵通氣孔后，從后橋油管的加油螺母處通入干凈清潔的壓縮空氣，通過(guò)儀器測(cè)試整個(gè)后橋油管的密封性。

檢測(cè)壓力：通過(guò)COSMO儀器充氣加壓至絕對(duì)壓力400 Pa以上（通過(guò)調(diào)壓閥調(diào)整，要求氣壓穩(wěn)定），傳感器檢測(cè)范圍為-100 kPa～+600 kPa.

檢測(cè)參數(shù)：從油管口充氣至絕對(duì)壓力400 Pa，保壓12～20 s，壓力升高不大于15 Pa.

內(nèi)漏檢測(cè)波動(dòng)范圍：≤5 Pa.

零件檢測(cè)泄漏值：壓力升高在±15 Pa以?xún)?nèi)。

3.2 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

后橋油管正壓氣密性檢測(cè)站動(dòng)作順序如圖1所示，包括：

（1）員工放置工件，組裝油管和后橋總成；

（2）使用快速夾頭裝夾后橋總成油管；

（3）按下啟動(dòng)按鈕，自動(dòng)檢測(cè)；

（4）檢測(cè)完成，取下快速夾頭，員工取下工件。

圖1 后橋油管正壓氣密性檢測(cè)站動(dòng)作順序

后橋油管氣密性檢測(cè)站主要包括以下結(jié)構(gòu)：手動(dòng)快速夾頭、COSMO檢測(cè)儀、操作面板、觸摸顯示屏、氣罐及電路板放置箱等，如圖2所示。設(shè)備為雙工位結(jié)構(gòu)，每個(gè)工位單獨(dú)檢測(cè)互不干涉、影響。每個(gè)工位由以下組成：壓差檢測(cè)儀器、檢測(cè)管路、正壓檢測(cè)系統(tǒng)和精密調(diào)整壓力閥、控制按扭、上下限數(shù)顯壓力表等。兩工位共用同一個(gè)機(jī)架、PLC控制系統(tǒng)。配有兩臺(tái)正壓COSMO檢測(cè)儀器，設(shè)備的兩個(gè)工位可以同時(shí)對(duì)兩個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，每個(gè)工位為獨(dú)立的檢測(cè)工裝，兩個(gè)工位可以共用一套電氣控制。

圖2 后橋油管氣密性檢測(cè)站結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 電氣方案設(shè)計(jì)

后橋油管氣密性檢測(cè)站采用COSMO儀器和氣罐組合對(duì)零件充氣檢測(cè)，再使用用兩臺(tái)LS-1863X型COSMO檢測(cè)儀器通過(guò)與NI數(shù)據(jù)采集卡、臺(tái)達(dá)PLC之間的端口通訊，以及和工控一體機(jī)的RS485端口連接，可對(duì)產(chǎn)品的實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)在工控一體機(jī)上動(dòng)態(tài)顯示記錄下來(lái)（如圖3所示）。

圖3 電氣控制連接圖

后橋油管氣密性檢測(cè)站主控核心是PLC和COSMO檢測(cè)儀器，通過(guò)COSMO檢測(cè)儀器的模擬量輸出端口與NI數(shù)據(jù)采集卡、臺(tái)達(dá)PLC之間的端口通訊，構(gòu)成一個(gè)實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)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COSMO檢測(cè)儀器的模擬量輸出端口連接的通訊機(jī)制。

3.4 觸摸屏檢測(cè)顯示系統(tǒng)

設(shè)備觸摸屏的檢測(cè)顯示畫(huà)面采用自主開(kāi)發(fā)的LABVIEW軟件編程畫(huà)面，如圖4所示，主要有以下顯示功能：

數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示畫(huà)面：兩個(gè)工位，每個(gè)工位分別以時(shí)間曲線做為橫坐標(biāo)，壓力數(shù)值做為縱坐標(biāo)顯示出顯示曲線；PLC輸出檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)，檢測(cè)中，合格信號(hào)和不合格信號(hào)、中止信號(hào)和結(jié)束信號(hào)顯示在下方；當(dāng)開(kāi)始信號(hào)輸入時(shí)繪制曲線，繪制完成后，保存曲線畫(huà)面。

數(shù)據(jù)回放查詢(xún)畫(huà)面：查詢(xún)，能夠根據(jù)時(shí)間查詢(xún)出每天生產(chǎn)數(shù)量，合格數(shù)，不合格數(shù)。能點(diǎn)擊出某一時(shí)間的檢測(cè)曲線出來(lái)（可以根據(jù)記錄的值重新繪制出曲線，也可以以圖片形式保存），能將數(shù)據(jù)以excel導(dǎo)出。

參數(shù)設(shè)置畫(huà)面：兩個(gè)傳感器增益倍數(shù)（0.1～10）和零點(diǎn)（歸零）調(diào)整功能，原始值和校正后的值都能實(shí)時(shí)顯示。

能與臺(tái)達(dá)PLC通過(guò)RS-485通訊，讀取控制PLC的I/O點(diǎn)狀態(tài)。

圖4 檢測(cè)自動(dòng)畫(huà)面

3.5 設(shè)計(jì)結(jié)果

通過(guò)設(shè)計(jì)，最終得到的后橋油管氣密性檢測(cè)站如圖5所示。該檢測(cè)站能夠在后橋生產(chǎn)線上對(duì)后橋油管氣密性進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，操作方便快捷，滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求。檢測(cè)數(shù)據(jù)能夠存儲(chǔ)與查詢(xún)，為產(chǎn)品后續(xù)質(zhì)量檢驗(yàn)以及工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

圖5 后橋油管氣密性檢測(cè)站

4 結(jié)束語(yǔ)

在設(shè)計(jì)后橋油管氣密性檢測(cè)站過(guò)程中，需要明確差壓檢測(cè)的原理和檢測(cè)功能要求，合理設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)及電氣控制系統(tǒng)，并利用LABVIEW軟件設(shè)計(jì)觸摸屏檢測(cè)顯示系統(tǒng)。使用自主研發(fā)的程序控制COSMO檢測(cè)儀監(jiān)控產(chǎn)品泄漏值，確保供應(yīng)產(chǎn)品的質(zhì)量。這些技術(shù)的成功應(yīng)用為類(lèi)似裝配線的研發(fā)提供技術(shù)借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉衛(wèi)平，王明泉.差壓法檢測(cè)壓力氣體泄漏的研究[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2010，2（1）：133-135.

[2]李黨育，胡延毅，黨曉軍.差壓法氣密性檢測(cè)工藝參數(shù)的確定[J].液壓氣動(dòng)與密封，2014（07）：64-69.