汽車減震器閥片自動(dòng)分選關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要：我國(guó)目前已經(jīng)成為世界上擁有汽車數(shù)量最多的國(guó)家，而汽車減震器作為汽車必不可少的組成零件之一，其國(guó)產(chǎn)化程度也越來(lái)越高。在汽車減震器的生產(chǎn)過(guò)程中，減震器的裝配技術(shù)是減震器生產(chǎn)過(guò)程的重要一環(huán)。在裝配過(guò)程中，減震器的閥片自動(dòng)化裝配技術(shù)是裝配技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要條件。因此，研究閥片自動(dòng)分選技術(shù)能夠在提高工廠自動(dòng)化程度的同時(shí)降低生產(chǎn)成本，并對(duì)研究減震器的自動(dòng)化裝配技術(shù)具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：汽車減震器;閥片分選;減震器自動(dòng)化裝配;降低成本

中圖分類號(hào)：U461 收稿日期：2022-08-04

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.09.008

1 前言

汽車減震器作為重要的汽車組成零部件之一，隨著汽車行業(yè)的發(fā)展而不斷地進(jìn)化，目前其裝配技術(shù)也正在從手工化裝配向自動(dòng)化裝配轉(zhuǎn)變[1]。減震器的貯液缸焊接[2]、總成裝配等環(huán)節(jié)由于其零件完整、易于安裝、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特性早就實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)線裝配，但在減震器底閥及活塞部位存在的閥片機(jī)構(gòu)分散、細(xì)小且難以拾取等特性，給減震器的自動(dòng)化裝配提出了技術(shù)上的難題。

2 減震器裝配現(xiàn)狀及問(wèn)題

一臺(tái)汽車減震器約有50余個(gè)零件組成，其中包含吊環(huán)、貯液缸、工作缸、連桿、端蓋油封等較大的零件，同時(shí)還有閥片、活塞、閥座等較微小的零件。因此，在裝配時(shí)大的零件容易實(shí)現(xiàn)線上自動(dòng)的裝配過(guò)程，但是微小的零件則不便于進(jìn)行裝配，這已經(jīng)成為行業(yè)的共識(shí)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前僅有30%左右的減震器生產(chǎn)廠家能夠?qū)崿F(xiàn)裝配過(guò)程的完全自動(dòng)化，其中包括上海的薩克斯、一汽東機(jī)工等生產(chǎn)廠家，而這些廠家的裝配方式也不盡相同，生產(chǎn)效率也不一致。多數(shù)減震器生產(chǎn)廠家在組裝閥片的環(huán)節(jié)仍然采用人工手?jǐn)?shù)的方式，這間接地導(dǎo)致了減震器的生產(chǎn)成本上升及裝配的產(chǎn)能下降，因此，探究減震器閥片的自動(dòng)化裝配方法非常重要。

目前市場(chǎng)的主流減震器結(jié)構(gòu)有電磁懸掛[3]減震器、麥弗遜式[4]減震器以及筒式減震器等。其中麥弗遜式減震器多作為汽車的前減震器與懸掛連接，它的內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)為閥片式或彈簧式結(jié)構(gòu)，而汽車的后部減震器一般為筒式減震器，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般為閥片式，所以底閥或活塞組件為閥片式結(jié)構(gòu)的減震器占比最大，這主要是因?yàn)殚y片式減震器具有相對(duì)穩(wěn)定的功力值。因此，本文主要討論閥片結(jié)構(gòu)減震器的閥片自動(dòng)分選及裝配技術(shù)。

減震器可分為膠套、油封、kwGeVs/4F2ula1m8YTDIBlailE9OxySeis8mE5yDrjA=貯油缸總成、防塵罩、連桿、工作缸總成活塞組件和底閥組件等部分結(jié)構(gòu)，如圖1所示，其中，工作缸總成和貯油缸總成是減震器的主要工作部分，而在這兩部分中起關(guān)鍵作用的部位是底閥組件和活塞組件。

3 閥片式減震器的自動(dòng)化裝配

閥片結(jié)構(gòu)減震器的活塞組件和底閥組件均為閥片[5]等小件零件裝配而成，我們以減震器的底閥組件為例來(lái)討論其裝配方式。圖2所示為某型號(hào)皮卡車的后減震器底閥組件結(jié)構(gòu)，通過(guò)開(kāi)孔閥片及流通閥片形成閥系，為整個(gè)的工作缸部分提供減震的阻尼力[6]，進(jìn)而保證了汽車在震動(dòng)路面時(shí)的濾震性能。裝配零件由墊圈、流通閥片、閥座、開(kāi)口閥片、調(diào)整閥片、螺母等組成，因?yàn)榱慵w積相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小，同時(shí)對(duì)閥片的數(shù)量還有要求，因此，使用自動(dòng)化裝配會(huì)有一定的難度，而主要的困難主要集中在如何將每種閥片按照?qǐng)D紙要求的數(shù)量裝配到同一個(gè)組件上面。所以，閥片的分選方式成為裝配底閥或活塞組件的主要技術(shù)障礙。

3.1 閥片分選原理

分選閥片等小件通常的減震器生產(chǎn)廠家會(huì)采用手工裝配的方式，也有的會(huì)采取手工裝配與閥片分選結(jié)合的形式。這種閥片分選方式是指采用特定的機(jī)器設(shè)備，通過(guò)推送機(jī)構(gòu)將閥片按照特定的厚度進(jìn)行分選。這種機(jī)構(gòu)需要不斷地打磨閥片推選裝置，以保證閥片推送裝置的表面精度，這種半自動(dòng)的生產(chǎn)模式盡管有效地改善了分選閥片的方式，但是有時(shí)會(huì)出現(xiàn)閥片推送錯(cuò)誤或者上料卡頓的情況，因此，我們需要更加先進(jìn)、更加現(xiàn)代化的方法。

閥片的材料以不銹鋼為主，不銹鋼含量最少的閥片也要占到閥片材料分布比例的70%，這就意味著這些閥片都具有能夠被磁化的特點(diǎn)。這就為我們的閥片分選提供了思路，利用閥片被磁化后同極相斥的原理能夠?qū)㈤y片在某一個(gè)維度上進(jìn)行分離，這也可以保證零件分離后設(shè)備拾取張數(shù)的準(zhǔn)確。基于以上的原理設(shè)計(jì)出如圖3所示的減震器閥片分選裝置。

圖3中的裝置由同化磁極、料棒、氣動(dòng)吸盤(pán)裝置、傳送帶裝置等幾部分組成。同化磁極分別位于料棒的兩邊，起著磁化料棒上閥片的作用，而其中料棒雖然是金屬類的材料，但是選取了不能被磁化的金屬材料制成，以此保證料棒上面的閥片被磁化而料棒本身不具有磁性。氣動(dòng)吸盤(pán)裝置利用接觸閥片后產(chǎn)生的空氣負(fù)壓每次只拾取一張閥片，這就很好地保證了閥片的分離。

圖4表示的是閥片分選的一個(gè)動(dòng)作過(guò)程，包括有上料分離階段、吸盤(pán)拾取階段、閥片移動(dòng)階段及吸盤(pán)復(fù)位階段。在這四個(gè)階段中，每一次吸盤(pán)只吸取一張閥片，并且如果組合該動(dòng)作，那么需要伺服系統(tǒng)保證傳送帶和氣動(dòng)吸盤(pán)的動(dòng)作互相配合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閥片分選的自動(dòng)化過(guò)程。這個(gè)過(guò)程中吸盤(pán)首先下降并吸取一張閥片，此時(shí)只是氣缸1工位內(nèi)有空氣負(fù)壓，其余各個(gè)工位內(nèi)沒(méi)有空氣負(fù)壓的存在。吸取閥片后氣缸沿豎直及水平方向移動(dòng)至傳送帶上方，負(fù)壓消失，閥片被放置在傳送帶的料棒上。氣缸放置完閥片后回歸原來(lái)的位置，伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)傳送帶向前移動(dòng)一個(gè)工位，并與后一工位的料棒對(duì)齊。這便是一張閥片分選過(guò)程，依此類推，我們只需要按照產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行擺放，就可以實(shí)現(xiàn)減震器底閥或活塞組件的閥片自動(dòng)化裝配。

3.2 閥片分選時(shí)間對(duì)比

在裝配減震器底閥組件的閥片時(shí)，還需要考慮裝配的時(shí)間，如果因?yàn)殚y片采用自動(dòng)分選的方式而造成生產(chǎn)效率的打折，那么顯然這種方案是無(wú)法被接受的。因此，我們將對(duì)比純手工模式、半自動(dòng)模式及全自動(dòng)閥片分選三種裝配方式。同時(shí)為了更清晰地展示裝配每部分零件所用的時(shí)間，我們以某產(chǎn)品的活塞閥總成為例，將采用工人手工裝配方式及閥片分選自動(dòng)化裝配方式所用時(shí)間在圖5中進(jìn)行對(duì)比，該類型的活塞閥總成中共有七張閥片組成，其中包括三張調(diào)整閥片、一張開(kāi)口閥片、一張流通閥片及兩張限位片。使用工人手工裝配時(shí)，在理想狀態(tài)下工人每裝配一張閥片大約時(shí)間在1.5 s;而在自動(dòng)裝配過(guò)程中取七個(gè)工位裝配活塞組件，到最后裝配完成活塞閥總成平均每裝配一個(gè)總成所用時(shí)間為4 s左右。因此，閥片分選自動(dòng)化裝配設(shè)備的裝配時(shí)間要明顯小于工人手工裝配的時(shí)間，即此裝備在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的同時(shí)能夠滿足工廠的生產(chǎn)產(chǎn)能，從而降低了工廠生產(chǎn)的成本。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上三種裝配數(shù)據(jù)的對(duì)比可以得出，使用此種閥片分選方式進(jìn)行裝配，降低了裝配中的錯(cuò)誤發(fā)生概率，還縮短了閥片的分選時(shí)間，降低了人工的成本。這種磁力分選閥片的裝配技術(shù)能夠符合目前減震器裝配廠家的降本增效的目的，也為減震器等具有微小零件的總成自動(dòng)化裝配提供了新的思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]董穎，韓道剛.汽車減震器的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（11）：96-97.

[2]卞金玉，侯志勇.汽車減震器儲(chǔ)油缸雙環(huán)縫焊接專機(jī)的設(shè)計(jì)[J].焊接技術(shù)，2013，42（8）：48-50.

[3]張進(jìn)秋，岳杰，彭志召，等.車輛電磁懸掛系統(tǒng)技術(shù)綜述[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車，2014，41（3）：4-12.

[4]羅杰，袁雪松，黃海峰.關(guān)于汽車麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)及裝配技術(shù)的研究與創(chuàng)新[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2021（3）：57-58+61.

[5]周安江，楊禮康，杜嘉鑫，等.減震器閥片尺寸對(duì)阻尼力影響仿真及試驗(yàn)研究[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，30（5）：421-428.

[6]張旭.基于動(dòng)剛度調(diào)節(jié)和穩(wěn)定性提升的垂向阻尼力控制研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2022.

作者簡(jiǎn)介：

任天猛，男，1988年生，講師，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化。