車橋自動(dòng)檢測(cè)校正技術(shù)的研究

牛加飛，劉 立，陳 城，車立志，周恩呈，吳志佳

(1.中機(jī)試驗(yàn)裝備股份有限公司，吉林 長春 130103；2.火箭軍裝備部駐哈爾濱地區(qū)軍事代表室，黑龍江 哈爾濱 150000)

1 引 言

車橋是車輛行駛系統(tǒng)的重要組成部分，其主要作用是承受汽車的載荷，維持汽車在道路上的正常行駛，因此車橋的性能在很大程度上影響著車輛的整體性能。車橋一般采用CO2自動(dòng)焊接專機(jī)焊接而成，在焊接加工生產(chǎn)過程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)加工誤差和應(yīng)力變形，導(dǎo)致車橋形位公差偏差過大。對(duì)于大多數(shù)偏差較大的車橋，可通過校正的手段使其滿足使用要求，降低廢品率。

一般車橋校正分為兩個(gè)階段，第一階段是車橋中段法蘭面對(duì)稱度的校正，第二階段是對(duì)車橋總成加強(qiáng)環(huán)校平。目前，大多數(shù)廠家使用油壓機(jī)進(jìn)行校正，由操作人員根據(jù)相關(guān)參數(shù)手動(dòng)校正，操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，校正公差離散性大[1]?；谶@個(gè)問題，本文對(duì)車橋兩個(gè)階段的自動(dòng)檢測(cè)校正技術(shù)進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)了相關(guān)設(shè)備。

2 車橋校正的基本原理

車橋較正時(shí)，車橋處于彈塑性變形階段，即彈性和塑性共存。因?yàn)閺椥宰冃问强赡娴模苄宰冃问遣豢赡娴?，所以彈塑性變形后，必然有一部分變形得到恢?fù)，另一部分變形永久保留下來[2]。為了便于分析，將車橋的實(shí)際應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系簡化為圖1所示模型。

圖1 應(yīng)力-應(yīng)變

根據(jù)彈塑性變形理論，由圖1可得，在彈塑性變形階段應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系為：

θ1(ε-ε0)=θ1εt+θ2(ε-εt)

即：

y=Ax+B+(n-1)C

當(dāng)一次加載車橋未能達(dá)到要求的精度時(shí)，需要進(jìn)行二次加載，此時(shí)初始變形量x為上一次加載后測(cè)得的變形量，并累加一個(gè)C值，直到工件達(dá)到要求的精度。

3 車橋自動(dòng)檢測(cè)校正系統(tǒng)與裝置

車橋校正分為兩個(gè)階段，第一階段為車橋中段的對(duì)稱度校正，第二階段為車橋總成的加強(qiáng)環(huán)校平。本文設(shè)計(jì)的校正設(shè)備采用雙壓頭M型結(jié)構(gòu)主機(jī)，并配合電控系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，對(duì)車橋校正裝置和自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。

3.1 車橋中段對(duì)稱度的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

本文所設(shè)計(jì)的校正裝置主要包括夾持驅(qū)動(dòng)模塊、支撐機(jī)構(gòu)、測(cè)量機(jī)構(gòu)和壓頭，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。夾持驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)夾持車橋中段兩端外圓旋轉(zhuǎn)至水平位置后，測(cè)量機(jī)構(gòu)1和測(cè)量機(jī)構(gòu)2測(cè)量大止口外圓c的對(duì)稱度，測(cè)量機(jī)構(gòu)3和測(cè)量機(jī)構(gòu)4測(cè)量大止口厚度方向d的對(duì)稱度。

圖2 車橋中段校正裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖

設(shè)測(cè)量機(jī)構(gòu)1～4在車橋初始水平位置時(shí)的測(cè)量值分別為m1、n1、h1、k1，令Δ1=h1-k1，當(dāng)Δ1∈[-a,a](a為允許的測(cè)量誤差)時(shí)，認(rèn)為車橋在水平位置。設(shè)工件旋轉(zhuǎn)180°后的測(cè)量值分別為m2、n2、h2、k2，令Δ2=h2-k2，當(dāng)Δ2∈[-a,a]時(shí)，認(rèn)為車橋在水平位置。令H1=(h1+k1)/2，H2=(h2+k2)/2，厚度方向d的對(duì)稱度誤差ΔH=(H1-H2)/2。設(shè)合格線為±Δd，當(dāng)ΔH∈[-Δd,Δd]時(shí)，工件合格，反之需要校正。當(dāng)ΔH>Δd時(shí)，在初始水平位置加載；當(dāng)ΔH<-Δd時(shí)，在旋轉(zhuǎn)180°后的水平位置加載。

令Δm=m1-m2，Δn=n1-n2，Δ3=|Δm|-|Δn|，若Δ3?[-b,b](b為允許的工件形狀偏差)，則認(rèn)為工件形狀偏差過大，不適合校正。若Δ3∈[-b,b]，則大止口外圓c的對(duì)稱度為Δm，判斷Δm是否滿足合格線±Δc的要求。當(dāng)Δm∈[-Δc,Δc]時(shí)，工件合格，反之工件需要校正。當(dāng)Δm>Δc時(shí)，在工件初始水平位置逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°后加載；當(dāng)Δm<-Δc時(shí)，在工件初始水平位置順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°后加載，直到滿足合格線要求。

3.2 車橋總成加強(qiáng)環(huán)的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

車橋總成的校平，是保證加強(qiáng)環(huán)底面到車橋回轉(zhuǎn)中心線的距離t在要求的公差內(nèi)，據(jù)此設(shè)計(jì)車橋總成加強(qiáng)環(huán)校平裝置是在車橋中段對(duì)稱度校正裝置的基礎(chǔ)上更換頂尖夾緊驅(qū)動(dòng)，并去掉測(cè)量機(jī)構(gòu)1、2。本文所設(shè)計(jì)的車橋總成加強(qiáng)環(huán)校平結(jié)構(gòu)原理如圖3所示。

圖3 車橋總成加強(qiáng)環(huán)校平結(jié)構(gòu)原理示意圖

4 試驗(yàn)分析

圖4所示為本文設(shè)計(jì)的車橋自動(dòng)檢測(cè)校正設(shè)備實(shí)物圖。設(shè)備試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明，本文提出的校正技術(shù)，能夠精確實(shí)現(xiàn)車橋中段法蘭面的對(duì)稱度校正和車橋總成加強(qiáng)環(huán)校平，完全滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。

圖4 車橋自動(dòng)檢測(cè)校正設(shè)備

5 結(jié) 論

本文針對(duì)車橋自動(dòng)檢測(cè)校正技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了適合車橋自動(dòng)校正的方法，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的校正設(shè)備，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明，本文提出的車橋校正技術(shù)能夠滿足實(shí)際車橋生產(chǎn)中校正工藝的需求，為車橋自動(dòng)化生產(chǎn)提供了有力的支持。