前懸總成外傾角線上檢測系統(tǒng)的設計與研究

王莉莉　覃京翎　曾慶文　鄭志明　韋理顥

【摘 要】前懸外傾角是前懸總成的一個重要參數(shù)，在前懸總成裝配線上自動檢測前懸外傾角能夠保證前懸總成的合格率。本文通過對前懸總成外傾角的檢測原理分析，開發(fā)設計一套前懸總成外傾角線上檢測系統(tǒng)。

【關鍵詞】前懸總成;外傾角;線上;檢測系統(tǒng)

中圖分類號： TP29 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）35-0016-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.35.007

Design and Research of Front Suspension Assembly Camber Angle Online Detection System

WANG Li-li1 QIN Jing-ling1 ZENG Qing-wen2 ZHENG Zhi-ming2 WEI Li-hao2

（1.Liuzhou city vocational college，Liuzhou Guangxi 545036，China;

2.Guangxi Automobile Group Co.，Ltd，Liuzhou Guangxi 545007，China）

【Abstract】Front suspension camber is an important parameter of front suspension assembly.Automatic detection of camber on assembly line of front suspension assembly can ensure the qualified rate of front suspension assembly.Based on the analysis of the detection principle of the front suspension assembly camber，this paper develops and designs a set of front suspension assembly camber online detection system.

【Key words】Front suspension assembly;Camber angle;Online;Detection system

汽車的車輪外傾角對汽車的四輪定位及行駛跑偏有很大影響，前懸外傾角是前懸總成一個重要參數(shù)，同時是影響車輛行駛性能的重要參數(shù)[1]。前懸減震支柱與制動角總成的連接螺栓孔，無精確定位，存在配合間隙，裝配一致性差，前懸產(chǎn)品裝配后無法保證前懸外傾角的絕對準確性。如果在整車上再檢測外傾角，不合格品會造成制造成本上升，返修操作復雜，所以在前懸裝配線上設計測量外傾角檢測系統(tǒng)能夠?qū)η皯彝鈨A角進行線上100%檢測意義重大。

1 檢測原理

圖1 前懸外傾角示意圖

前懸外傾角是前懸減震支柱與前懸制動角總成的安裝端面的夾角，如圖1所示。檢測前，檢測機構(gòu)的兩個測量頭在同一水平線上，檢測過程中，檢測機構(gòu)下降直至兩個測量頭都接觸前懸，由傳感器測量出h1和h2的值，兩個測量頭的安裝間距L值固定由系統(tǒng)給出。則由公式1得出前懸外傾角，如圖2所示。

θ=arctan（■）公式1

圖2 檢測原理示意圖

2 線上檢測系統(tǒng)

在前懸總成的裝配線上設置一個前懸外傾角的檢測工位，工位是自動檢測的，能夠?qū)η皯彝鈨A角實現(xiàn)100%的檢測，保證前懸總成的質(zhì)量，同時能夠提高檢測效率。前懸總成裝配線（如圖3所示）主要包括前懸旋轉(zhuǎn)裝配臺、裝配線支架、外傾角線上檢測機構(gòu)等。

1-前懸旋轉(zhuǎn)裝配臺;2-裝配線支架;

3-外傾角線上檢測機構(gòu);4-前懸總成

圖3 前懸總成裝配線

2.1 前懸外傾角線上檢測機構(gòu)

1-固定架;2-水平調(diào)整機構(gòu);3-測量機構(gòu);

4-定位機構(gòu);5-頂升機構(gòu);6-前懸總成;7-壓緊機構(gòu)

圖4 線上檢測機構(gòu)

前懸外傾角的線上檢測機構(gòu)（如圖4所示）主要由固定架、水平調(diào)整機構(gòu)、測量機構(gòu)、定位機構(gòu)、頂升機構(gòu)、壓緊機構(gòu)等構(gòu)成。

2.1.1 測量機構(gòu)

301-氣缸;302-壓軸;303-連接塊;304-固定板;

305-導柱;306-導套;307-連接板;308-彈簧;

309-測量軸;310-軸套;311-測量板;312-測量頭;

313-傳感器1;314-傳感器2;315-傳感器

圖5 測量機構(gòu)

測量機構(gòu)是整個外傾角線上檢測機構(gòu)的核心部件，主要通過它來測量前懸外傾角。測量機構(gòu)主要由氣缸、壓軸、連接板、測量頭、測量板、彈簧、傳感器等組成，如圖5所示。測量前，兩個測量頭處于同一水平面上，測量過程中，氣缸通過壓軸把連接板往下推，下降到一定高度，直到兩個測量頭都接觸到前懸總成，激光傳感器通過測量傳感器和測量板之間的距離，并把相關數(shù)據(jù)傳給PLC，由PLC根據(jù)相關參數(shù)計算前懸外傾角。測量完成后，氣缸復位，測量頭通過彈簧復位。

2.1.2 壓緊機構(gòu)

701-壓緊氣缸;702-固定板;703-支撐座;

704-壓緊軸;705-軸套;706-壓頭;707-橡膠墊

圖6 壓緊機構(gòu)

測量前，壓緊機構(gòu)先將前懸總成壓緊。壓緊機構(gòu)主要由壓緊氣缸、壓緊軸、壓頭、橡膠墊等組成，如圖6所示。工作時，壓緊氣缸下降，通過壓緊軸將壓頭把前懸制動角總成壓緊再測量，保證測量的準確性。

2.1.3 頂升機構(gòu)

501-頂升墊塊;502-固定板;503-固定座;

504-支撐座;505-頂升軸;506-頂升氣缸;507-連接塊

圖7 頂升機構(gòu)

頂升機構(gòu)主要由頂升氣缸、頂升軸、頂升墊塊組成，如圖7所示。在壓緊機構(gòu)壓緊前懸總成后，頂升氣缸通過頂升軸將頂升墊塊頂起，從而接觸定位機構(gòu)的定位塊將前懸總成頂起，保證測量的準確性。

2.1.4 水平調(diào)整機構(gòu)

201-滑塊;202-滑軌;203-安裝座;204-水平調(diào)整氣缸;205-限位塊（右）;206-限位塊（左）

圖8 水平調(diào)整機構(gòu)

水平調(diào)整機構(gòu)主要是調(diào)整測量機構(gòu)的水平位置，可以根據(jù)不同的產(chǎn)品調(diào)整合適的測量位置。水平機構(gòu)主要由氣缸、滑塊、滑軌、限位塊等組成，如圖8所示。

2.1.5 定位機構(gòu)

401-頂起墊塊;402-頂起軸;403-軸套;

404-定位塊;405-V型定位塊;406-橡膠墊;

407-固定座;408-調(diào)整塊;409-定位板;

410-支撐座;411-支撐墊塊

圖9 定位機構(gòu)

定位機構(gòu)主要是定位前懸總成，主要由頂起墊塊、定位塊、V型定位塊、支撐座、調(diào)整塊等組成，如圖9所示。其中定位塊定位前懸總成的水平位置，前制動角總成定位塊和減震器V型定位塊可以根據(jù)不同的前懸總成產(chǎn)品更換，裝配線兼容多種產(chǎn)品，實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)。

2.2 檢測過程

當前懸裝配臺旋轉(zhuǎn)到外傾角檢測工位時，系統(tǒng)檢測零件到位，系統(tǒng)自動控制裝配臺停止轉(zhuǎn)動。檢測開始，首先壓緊機構(gòu)推動壓緊軸下壓將前懸總成壓緊，然后頂升機構(gòu)將前懸總成頂起，接著檢測機構(gòu)下降到一定高度，直到測量頭都接觸到前懸總成，激光傳感器測量它距離測量板的高度。PLC讀取傳感器的數(shù)值，計算傳感器1和傳感器2的高度值的平均值h1，傳感器3的高度值為h2，并計算h1和h2這兩個值的差值。兩個測量頭的間距L為固定值提前輸入了系統(tǒng)，可以由上述計算公式1得到外傾角數(shù)值，檢測系統(tǒng)自動采集數(shù)據(jù)并存儲到追溯系統(tǒng)上。最后，測量機構(gòu)抬起復位，頂升機構(gòu)下降復位，前懸總成下降落回工裝板上，壓緊機構(gòu)上升復位，檢測結(jié)束（如圖10所示）。若檢測外傾角在標準值允許的范圍內(nèi)，則產(chǎn)品合格，前懸裝配臺繼續(xù)旋轉(zhuǎn)至下一個工位;若檢測外傾角不在標準值允許的范圍內(nèi)，則產(chǎn)品不合格，系統(tǒng)報警，不合格品下線。

（a）檢測前? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （b）檢測中

圖10 檢測過程

2.3 電氣設計

為實現(xiàn)乘用車前懸外傾角的快速、自動在線檢測，設計了乘用車前懸外傾角在線檢測系統(tǒng)，其構(gòu)成如圖11所示。整個系統(tǒng)以PLC作為主控制器，將激光位移傳感器檢測到的高度值讀取回來計算，并將結(jié)果實時顯示在人機交互界面上（如圖12所示），為便于裝配線的智能化管理及操作人員對產(chǎn)品信息的查詢，本系統(tǒng)還設計了一個數(shù)據(jù)追溯系統(tǒng)（如圖13所示）[2]。

圖11 檢測系統(tǒng)圖

圖12 人機交互界面

圖13 數(shù)據(jù)追溯系統(tǒng)

3 實施效果

汽車前懸外傾角線上檢測系統(tǒng)投放市場后取得良好的效果。前懸外傾角檢測系統(tǒng)（如14圖所示），能夠有效保證產(chǎn)品的合格率。檢測系統(tǒng)具有自動控制檢測過程，自動采集檢測數(shù)據(jù)等功能，使檢測診斷過程更快捷、更準確，且運行自動化程度高，極大了減輕了檢驗員的工作強度，提高檢驗工作效率。設備設計柔性化，可以兼容多個產(chǎn)品的檢測。

圖14 前懸總成線上檢測機構(gòu)實物圖

4 總結(jié)

本文通過對前懸總成外傾角的檢測原理分析，設計了一套前懸總成裝配線上的外傾角檢測系統(tǒng)，能夠在裝配過程中對前懸產(chǎn)品進行外傾角自動檢測，保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，提供檢測效率。檢測數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r顯示和自動存儲，后后續(xù)產(chǎn)品設計提供數(shù)據(jù)支持。

【參考文獻】

[1]王之恒，聶爾來，劉新，葉愛萍，管宇.某汽車前懸總成裝配線四輪參數(shù)檢測系統(tǒng)設計[J].制造業(yè)自動化，2014，36（18）：8-12.

[2]勞淞，黃小林，譚克京，藍健華，宋良輝.插管式后橋殼總成數(shù)字化壓裝專機的開發(fā)設計[J].金屬加工（冷加工），2017（13）：51-54.