商用車車架縱梁檢測(cè)方案研究

貢 博

（陜西重型汽車有限公司 汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

關(guān)鍵字：縱梁；檢測(cè)方案；檢測(cè)系統(tǒng)

1 車架縱梁檢測(cè)方案現(xiàn)狀

縱梁是重卡底盤車架總成的重要組成零件，與橫梁總成通過螺栓或鉚釘連接裝配形成車架總成，縱梁一般為熱軋鋼板U 型結(jié)構(gòu)，板料厚4-12mm，長(zhǎng)度4-12m，其腹面或翼面設(shè)計(jì)有大小不一的孔，用于整車各種零件或總成的安裝?？v梁中孔位加工的精度將影響其他零部件的安裝位置精度，對(duì)整車最終裝配質(zhì)量有著重要的影響。

縱梁中所有孔通過數(shù)控沖工藝方式加工，數(shù)控沖床按照以縱梁圖紙編制的沖孔程序，單個(gè)或多個(gè)液壓沖孔單元對(duì)坯料沖孔，伺服電機(jī)控制板料運(yùn)動(dòng)依次將孔沖出?，F(xiàn)有檢測(cè)方式為人工使用盒尺與游標(biāo)卡尺對(duì)照二維圖紙，對(duì)孔位逐個(gè)檢測(cè)，利用游標(biāo)卡尺（1m，精度0.02mm）測(cè)量孔間距尺寸，容易出現(xiàn)漏檢、讀數(shù)誤差、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，且在測(cè)量長(zhǎng)距離孔距時(shí)使用盒尺無法達(dá)到尺寸公差精度要求，因此需要一套高效、檢測(cè)精度高的檢測(cè)方法以滿足新產(chǎn)品高標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2 車架縱梁檢測(cè)方案

縱梁檢測(cè)方案設(shè)計(jì)要求可實(shí)現(xiàn)U型梁及平板梁腹面數(shù)控沖孔工序后孔位精度的測(cè)量，測(cè)量長(zhǎng)度范圍要求4000-12000 mm，寬度200-400mm，板料厚度4-12mm。

縱梁沖孔工序需檢測(cè)的項(xiàng)目主要為：

（1）孔間距，即縱梁孔位X、Z 向的間距尺寸；

（2）孔邊距，孔距縱梁下翼面的尺寸；

（3）孔徑識(shí)別，檢測(cè)孔徑大小與設(shè)計(jì)值的偏差；

（4）統(tǒng)計(jì)孔的數(shù)量。

縱梁檢測(cè)系統(tǒng)主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)、測(cè)量設(shè)備及軟件系統(tǒng)組成?？v梁檢測(cè)設(shè)計(jì)在測(cè)量平臺(tái)中實(shí)施，檢測(cè)平臺(tái)長(zhǎng)度12 米，縱梁沖孔完成后放置在測(cè)量平臺(tái)中，通過縱梁前端和U 型梁下翼面（或平板梁下棱邊）定位，并在縱梁全長(zhǎng)范圍內(nèi)分段夾緊，確?？v梁腹面為同一平面。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為測(cè)量平臺(tái)一側(cè)設(shè)計(jì)一套直線導(dǎo)軌，長(zhǎng)度12 米，主要作用是測(cè)量設(shè)備可在導(dǎo)軌上移動(dòng)和鎖緊。直線導(dǎo)軌上安裝懸臂式結(jié)構(gòu)測(cè)量支架，立式支架上方伸出懸臂支架，置于被測(cè)縱梁正上方，通過在導(dǎo)軌上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)縱梁全長(zhǎng)范圍內(nèi)的測(cè)量工作。

測(cè)量設(shè)備設(shè)計(jì)為非接觸光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，主要是通過激光傳感器發(fā)射激光束掃描特征，識(shí)別可見光波長(zhǎng)620-690nm 之間。通過基于三角原理的激光傳感器，發(fā)射激光和平面光，根據(jù)反射光在CCD 成像的位置來獲取被測(cè)特征的空間位置。激光傳感器朝向縱梁上表面，距離縱梁腹面100mm，沿導(dǎo)軌在車架長(zhǎng)度方向移動(dòng)，根據(jù)激光反射原理獲取縱梁孔位及平面信息。工作原理為：縱梁放置于檢測(cè)平臺(tái)定位后，位置傳感器給檢測(cè)設(shè)備發(fā)出一個(gè)初始信號(hào)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)激光傳感器沿導(dǎo)軌移動(dòng)，高速線陣CCD 攝像機(jī)根據(jù)激光信號(hào)對(duì)縱梁進(jìn)行掃描，并將掃描結(jié)果圖像傳輸給計(jì)算機(jī)，根據(jù)縱梁全景圖像，計(jì)算裝配孔尺寸、位置精度和數(shù)量。

每種縱梁根據(jù)孔位信息及尺寸規(guī)格不同編制相應(yīng)檢測(cè)程序，檢測(cè)系統(tǒng)中存儲(chǔ)檢測(cè)程序及縱梁數(shù)據(jù)，系統(tǒng)按照檢測(cè)程序依次對(duì)縱梁進(jìn)行測(cè)量，單根縱梁檢測(cè)完成后，對(duì)比產(chǎn)品數(shù)據(jù)，顯示出檢測(cè)結(jié)果，對(duì)超差尺寸或缺孔現(xiàn)象進(jìn)行報(bào)警，并記錄統(tǒng)計(jì)偏差情況，便于后期數(shù)據(jù)審查統(tǒng)計(jì)。

U 型縱梁及平板縱梁的孔位精度全自動(dòng)測(cè)量，有效解決縱梁孔位是否滿足設(shè)計(jì)要求的問題，及時(shí)檢測(cè)孔位是否正確，確保后續(xù)車架裝配質(zhì)量，以及后續(xù)其他部件裝配位置精度，同時(shí)檢測(cè)結(jié)果精確反應(yīng)出數(shù)控設(shè)備加工精度，統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)波動(dòng)對(duì)設(shè)備保養(yǎng)維修提供幫助。

該測(cè)量方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）檢測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)化檢測(cè)，通過設(shè)備編程實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程的自動(dòng)化，柔性化程度高。

（2）檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量縱梁過程穩(wěn)定，工作效率高，滿足大批量、多品種的生產(chǎn)過程。

（3）激光傳感器測(cè)量系統(tǒng)全自動(dòng)測(cè)量縱梁，測(cè)量效率高，測(cè)量精度±0.04mm，綜合被測(cè)零件定位誤差及懸臂支架運(yùn)行誤差，測(cè)量精度基本可達(dá)±0.2mm，測(cè)量精度滿足縱梁孔位公差精度要求。

（4）自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)記錄分析，并與生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，及時(shí)反饋測(cè)量結(jié)果與設(shè)計(jì)要求差異，實(shí)時(shí)記錄縱梁孔位精度的數(shù)據(jù)波動(dòng)。

3 縱梁檢測(cè)步驟

縱梁檢測(cè)過程根據(jù)工藝要求進(jìn)行，首、末件，以及每10件縱梁檢測(cè)一次，提前輸入被測(cè)縱梁零件號(hào)，調(diào)取相應(yīng)檢測(cè)程序，具體的檢測(cè)步驟如下：

（1）縱梁沖孔完成后，由天車吊入檢測(cè)平臺(tái)，縱梁上翼面?zhèn)葰飧准拔捕藲飧醉敵觯瑢⒖v梁靠緊前端及下翼面定位塊，氣缸收回，完成定位。

（2）根據(jù)縱梁零件號(hào)選擇對(duì)應(yīng)檢測(cè)程序并執(zhí)行，檢測(cè)設(shè)備沿導(dǎo)軌在縱梁長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)，掃描縱梁孔位。

（3）檢測(cè)設(shè)備掃描完畢后，沿導(dǎo)軌退回檢測(cè)系統(tǒng)原點(diǎn)，利用天車將被測(cè)縱梁吊起，放入存儲(chǔ)區(qū)域，檢測(cè)過程完成。

（4）檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)掃描結(jié)果與被測(cè)零件數(shù)據(jù)對(duì)比分析，輸出被測(cè)孔位的位置及偏差值報(bào)告。

4 結(jié)束語

本文所述檢測(cè)方案采用先進(jìn)的激光測(cè)量系統(tǒng)以及可靠的運(yùn)動(dòng)輸送系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)車架縱梁沖孔完成后快速、自動(dòng)、精確測(cè)量的功能，檢測(cè)結(jié)果取得良好效果，并對(duì)后期產(chǎn)品質(zhì)量追溯，過程控制起到積極作用，進(jìn)一步推進(jìn)生產(chǎn)工藝過程智能化、信息化發(fā)展。