于剛，陶發(fā)荀，陶勇

(1.遼寧曙光汽車集團(tuán)股份有限公司，遼寧丹東118001;2.北京泰誠(chéng)信測(cè)控技術(shù)有限公司，北京102206)

0 引言

主減速器總成是輕型汽車驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品的關(guān)鍵部件［1］。在其組裝過(guò)程中，因零件尺寸偏差及軸承在載荷作用下的軸向位移量，須采用增加或減少內(nèi)、外調(diào)整墊片值的方法，分別對(duì)主動(dòng)齒輪安裝距實(shí)際值與理論值的變差，內(nèi)、外軸承及剛性隔套之間距變量進(jìn)行補(bǔ)償，使主、被動(dòng)齒輪副接觸區(qū)嚙合印跡，主動(dòng)齒輪軸承預(yù)緊力矩分別達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。原有裝配方法為手工試裝內(nèi)、外調(diào)整墊片，由于人為因素影響造成墊片值選擇不當(dāng)，經(jīng)常出現(xiàn)因裝配后的接觸區(qū)嚙合印跡、軸承預(yù)緊力矩不符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求而返工現(xiàn)象，而多次返工易發(fā)生破壞內(nèi)、外軸承與主動(dòng)齒輪配合精度的潛在失效模式。為提升產(chǎn)品組裝質(zhì)量，在新建的輕型汽車驅(qū)動(dòng)橋組裝生產(chǎn)線［2］，應(yīng)用了主動(dòng)齒輪安裝距及軸承預(yù)緊力矩調(diào)整墊片測(cè)選系統(tǒng)及方法發(fā)明專利，配置了在線測(cè)選系統(tǒng)。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

(1)輕型汽車驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖［3］如圖1所示。

(2)主減速器總成組裝圖［4］如圖2所示。

2 配置主減速器總成主動(dòng)齒輪內(nèi)、外調(diào)整墊片在線測(cè)選系統(tǒng)［5］

2.1 設(shè)計(jì)原則

(1)應(yīng)用相對(duì)測(cè)量原理，實(shí)施在線測(cè)選。為減少測(cè)量累積誤差，提高測(cè)量精度，檢測(cè)工位一在對(duì)內(nèi)、外軸承施加載荷并低速旋轉(zhuǎn)消除其軸向位移后，采集主減速器殼體與主動(dòng)齒輪及內(nèi)、外軸承之間距值數(shù)據(jù)。檢測(cè)工位二在施加軸向載荷狀態(tài)，先采集內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值數(shù)據(jù);然后分別對(duì)選出待裝的內(nèi)、外調(diào)整墊片值進(jìn)行復(fù)檢。

(2)主減速器殼體、主動(dòng)齒輪及內(nèi)、外軸承與剛性隔套之間距尺寸鏈如圖3所示。

圖3中，Lb1為主動(dòng)齒輪安裝距理論值;Ls1為被動(dòng)齒輪軸線至內(nèi)軸承前端面之間距值;Ln為內(nèi)調(diào)整墊片值;Lb2為內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距標(biāo)定值;Ls2為內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值;Ls3為內(nèi)軸承前端面至外軸承后端面之間距值;Lw為外調(diào)整墊片值。

式中:Cs1b為標(biāo)定工況檢測(cè)工位一的左、右位移傳感器采集的平均位移量;Cs1為被動(dòng)齒輪軸線至內(nèi)軸承前端面之間距值測(cè)量工況檢測(cè)工位一的左、右位移傳感采集的平均位移量;Zp為主、被動(dòng)齒輪副制造配對(duì)后的安裝距偏差值。

(4)應(yīng)用相對(duì)測(cè)量原理建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算Lw值:

式中:Cs3b為標(biāo)定工況檢測(cè)工位一的上位移傳感器采集的位移量;Cs3為內(nèi)軸承前端面至外軸承后端面之間距值測(cè)量工況檢測(cè)工位一的上位移傳感器采集的位移量;Cs2b為標(biāo)定工況檢測(cè)工位二的位移傳感器采集的位移量;Cs2為內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值測(cè)量工況檢測(cè)工位二的位移傳感器采集的位移量。

(5)在組裝生產(chǎn)線配置的電控裝置較多且電磁信號(hào)較強(qiáng)的環(huán)境中，為保持在線測(cè)選系統(tǒng)測(cè)選精度的穩(wěn)定性、連續(xù)性，對(duì)硬件采用濾波、隔離電源，軟件采用傳感器信號(hào)的非線性校正等抗干擾技術(shù);在線測(cè)選系統(tǒng)具備自診斷、保護(hù)、報(bào)警、良好的人機(jī)界面、操作簡(jiǎn)捷等功能［6］。

(6)技術(shù)規(guī)范:零件間距尺寸測(cè)量精度為±0.007 mm;內(nèi)、外調(diào)整墊片值復(fù)檢精度為±0.005 mm。

(3)應(yīng)用相對(duì)測(cè)量原理建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算Ln值:

2.2 在線測(cè)選系統(tǒng)總體構(gòu)造

(1)在線測(cè)選系統(tǒng)總體構(gòu)造示意圖如圖4所示，設(shè)置于輕型汽車驅(qū)動(dòng)橋組裝生產(chǎn)線中的主減速器總成主動(dòng)齒輪內(nèi)、外調(diào)整墊片測(cè)選關(guān)鍵工序。

(2)檢測(cè)工位一為在線測(cè)選系統(tǒng)主要構(gòu)造，其構(gòu)造簡(jiǎn)圖如圖5所示。聯(lián)接板39、工作臺(tái)9與機(jī)身40焊接，經(jīng)螺栓22、螺釘5與機(jī)體21、支撐主減速器殼體12的定位板10構(gòu)成一體，滑動(dòng)底板4經(jīng)螺釘5、36同支撐座6與模擬主動(dòng)齒輪的芯軸31構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體的芯軸旋轉(zhuǎn)裝置35聯(lián)接，其下端經(jīng)螺釘3與經(jīng)螺釘1與聯(lián)接板39聯(lián)接的兩套滑動(dòng)底板升降油缸2構(gòu)成聯(lián)動(dòng)體。模擬差速器左、右軸承的半圓基準(zhǔn)測(cè)量塊32與套裝在支撐座6內(nèi)的兩根滑動(dòng)導(dǎo)桿38螺紋聯(lián)接后，在復(fù)位彈簧37作用下垂直運(yùn)動(dòng)。左、右位移傳感器8、33與計(jì)算機(jī)控制單元的左、右兩路被動(dòng)齒輪軸線至內(nèi)軸承前端面之間距尺寸數(shù)據(jù)信號(hào)采集通道聯(lián)接后，經(jīng)螺釘7、34緊固套裝在支撐座6內(nèi)，與半圓基準(zhǔn)測(cè)量塊32下平面緊密感應(yīng)接觸。橫梁23上端與經(jīng)螺栓19聯(lián)接在機(jī)體21上平臺(tái)的橫梁升降油缸20螺紋聯(lián)接，在其驅(qū)動(dòng)下沿經(jīng)螺釘14、27聯(lián)接在機(jī)體21中的左、右直線導(dǎo)軌15、26垂直運(yùn)動(dòng)，其上下端臺(tái)經(jīng)螺釘25與導(dǎo)軌端蓋24聯(lián)接，其下端經(jīng)螺釘29聯(lián)接的壓頭28由壓塊30將垂直壓緊裝置施加的載荷經(jīng)外軸承13傳遞，使內(nèi)軸承11與芯軸31的配合端臺(tái)緊密接觸。上位移傳感器18與計(jì)算機(jī)控制單元的內(nèi)軸承前端面至外軸承后端面之間距值數(shù)據(jù)信號(hào)采集通道聯(lián)接后，緊固套裝于安裝支架17內(nèi)經(jīng)螺釘16與機(jī)體21聯(lián)接，與壓頭28的中空槽上方端臺(tái)緊密感應(yīng)接觸。

(3)檢測(cè)工位二為在線測(cè)選系統(tǒng)主要構(gòu)造，其構(gòu)造簡(jiǎn)圖如圖6所示。底板3、支架4、下聯(lián)接板5焊接后，經(jīng)螺栓6與測(cè)量平臺(tái)7聯(lián)接，與四根立柱15、螺母14、上聯(lián)接板17構(gòu)成框架，經(jīng)螺釘18與壓緊油缸19聯(lián)接，其活塞桿與壓頭16螺紋聯(lián)接。在內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值檢測(cè)工況，經(jīng)垂直壓緊裝置施加載荷，基準(zhǔn)芯軸13、外軸承內(nèi)圈12、剛性隔套11、內(nèi)軸承內(nèi)圈10與測(cè)量平臺(tái)7壓緊。位移傳感器9，與計(jì)算機(jī)控制單元的內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值數(shù)據(jù)信號(hào)及內(nèi)、外調(diào)整墊片值復(fù)檢數(shù)據(jù)信號(hào)采集通道聯(lián)接后，經(jīng)螺釘8緊固套裝于測(cè)量平臺(tái)7內(nèi)孔軸線處，與基準(zhǔn)芯軸13下端面緊密感應(yīng)接觸;在內(nèi)、外調(diào)整墊片值復(fù)檢工況，經(jīng)垂直壓緊裝置施加載荷，平板2與墊片1壓緊。

2.3 計(jì)算機(jī)控制單元

檢測(cè)系統(tǒng)程序構(gòu)成框圖如圖7所示。

3 測(cè)選流程［7］

3.1 檢測(cè)工位一的標(biāo)定和檢測(cè)

(1)標(biāo)定:按上線組裝產(chǎn)品型號(hào)，先將其對(duì)應(yīng)的半圓基準(zhǔn)測(cè)量塊、芯軸進(jìn)行更換?；瑒?dòng)底板上升，再將標(biāo)定塊套裝于芯軸上，壓頭下行由壓塊使標(biāo)定塊中的半圓孔與半圓基準(zhǔn)測(cè)量塊緊密配合，由計(jì)算機(jī)控制單元先開(kāi)通左、右兩路被動(dòng)齒輪軸線至內(nèi)軸承前端面之間距值數(shù)據(jù)信號(hào)采集通道，分別采集該標(biāo)定狀態(tài)的左、右位移傳感器的感應(yīng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換計(jì)算得到平均值Cs1b;再開(kāi)通內(nèi)軸承前端面至外軸承后端面之間距值數(shù)據(jù)信號(hào)采集通道采集上位移傳感器的感應(yīng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換計(jì)算得到Cs3b值。

(2)檢測(cè):取出標(biāo)定塊，先將內(nèi)軸承內(nèi)圈套裝到芯軸上，再將主減速器殼體合件放入定位板上。滑動(dòng)底板上升，使半圓基準(zhǔn)測(cè)量塊與主減速器殼體中的差速器左、右軸承半圓孔緊密配合，將外軸承內(nèi)圈套裝到芯軸上，后將壓塊放置到外軸承內(nèi)圈上，壓頭下行由壓塊經(jīng)外軸承使內(nèi)軸承前端面與芯軸的配合端臺(tái)緊密接觸，芯軸旋轉(zhuǎn)體帶動(dòng)內(nèi)、外軸承低速轉(zhuǎn)動(dòng)并消除軸向位移。由計(jì)算機(jī)控制單元先開(kāi)通左、右兩路被動(dòng)齒輪軸線至內(nèi)軸承前端面之間距值數(shù)據(jù)信號(hào)采集通道，分別采集左、右位移傳感器的感應(yīng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換計(jì)算得到平均值Cs1;再開(kāi)通內(nèi)軸承前端面至外軸承后端面之間距值數(shù)據(jù)信號(hào)采集通道，采集上位移傳感器的感應(yīng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換計(jì)算得到Cs3值。

(3)計(jì)算Ln值:經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)控制單元串口通訊，依據(jù)檢測(cè)工位一采集的Cs1b值、Cs1值、預(yù)設(shè)的Zp值按式(1)，自動(dòng)計(jì)算出Ln值，并在CRT的Ln值窗口顯示。

3.2 檢測(cè)工位二的標(biāo)定和檢測(cè)

(1)標(biāo)定:按上線組裝產(chǎn)品型號(hào)，先將其對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)芯軸、平板放入測(cè)量平臺(tái)，經(jīng)垂直壓緊裝置施加載荷，平板下端面與位移傳感器緊密感應(yīng)接觸，由計(jì)算機(jī)控制單元先后開(kāi)通內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值數(shù)據(jù)信號(hào)及內(nèi)、外調(diào)整墊片值復(fù)檢數(shù)據(jù)信號(hào)采集通道，分別采集位移傳感器的感應(yīng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換計(jì)算得到Cs2b值及基準(zhǔn)零位。

(2)檢測(cè):將內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套與基準(zhǔn)芯軸套裝后放入測(cè)量平臺(tái)，經(jīng)垂直壓緊裝置施加載荷，基準(zhǔn)芯軸下端面與位移傳感器緊密感應(yīng)接觸，由計(jì)算機(jī)控制單元開(kāi)通內(nèi)、外軸承內(nèi)圈與剛性隔套之間距值數(shù)據(jù)信號(hào)采集通道，采集位移傳感器的感應(yīng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換計(jì)算得到Cs2值。

(3)計(jì)算Lw值:經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)控制單元串口通訊，依據(jù)檢測(cè)工位一采集的Cs3b值、Cs3值，檢測(cè)工位二采集的Cs2b值、Cs2值，預(yù)設(shè)的Zp值，按式 (2)，自動(dòng)計(jì)算出Lw值，并在CRT的Lw值窗口顯示。

3.3 Ln值、Lw值復(fù)檢

由計(jì)算機(jī)控制單元轉(zhuǎn)換程序，使檢測(cè)工位二進(jìn)入內(nèi)、外調(diào)整墊片值復(fù)檢工況;依據(jù)CRT的Ln值、Lw值窗口顯示及調(diào)整墊片存放柜中的分組綠色指示燈引導(dǎo)，先后取出內(nèi)、外調(diào)整墊片與平板、基準(zhǔn)芯軸順序放入測(cè)量平臺(tái)，經(jīng)垂直壓緊裝置施加載荷，平板下端面與墊片壓緊的同時(shí)與位移傳感器緊密接觸感應(yīng)，再由計(jì)算機(jī)控制單元開(kāi)通內(nèi)、外調(diào)整墊片值復(fù)檢數(shù)據(jù)信號(hào)采集通道，采集位移傳感器的感應(yīng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換計(jì)算分別進(jìn)行Ln值、Lw值復(fù)檢。

4 結(jié)束語(yǔ)

主減速器總成主動(dòng)齒輪內(nèi)、外調(diào)整墊片在線測(cè)選系統(tǒng)投入運(yùn)行后，性能穩(wěn)定、工作可靠、操作簡(jiǎn)捷，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化組裝，增強(qiáng)了輕型汽車驅(qū)動(dòng)橋組裝過(guò)程控制能力。為大規(guī)模制造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，擴(kuò)大市場(chǎng)銷售份額創(chuàng)造了條件，大幅度提升了企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

【1】于剛，張馮軍.加強(qiáng)型支撐結(jié)構(gòu)輕型汽車后驅(qū)動(dòng)橋總成:中國(guó)，ZL200820011955.7［P］.2009 －04 －29.

【2】于剛，高飛.輕型汽車驅(qū)動(dòng)橋總成組裝生產(chǎn)線:中國(guó)，ZL200810011303.8［P］.2010－06－02.

【3】于剛，高飛.強(qiáng)支撐型輕型汽車驅(qū)動(dòng)橋總成:中國(guó)，ZL200820014649.9［P］.2009 －06 －10.

【4】于剛，陶發(fā)荀.輕型汽車整體式驅(qū)動(dòng)橋柔性組裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)方案［J］.汽車零部件，2009(6).

【5】于剛，張馮軍.主動(dòng)齒輪安裝距及軸承預(yù)緊力矩調(diào)整墊片測(cè)選系統(tǒng)及方法:中國(guó)，ZL200810228653.X［P］.2010 －12 －01.

【6】于剛，陶發(fā)荀，陶勇.插管式結(jié)構(gòu)主減速器總成主動(dòng)齒輪安裝距調(diào)整墊片在線測(cè)選系統(tǒng)［J］.汽車零部件，2009(2).

【7】于剛.基于同步測(cè)量的主動(dòng)齒輪安裝距調(diào)整墊圈在線測(cè)選系統(tǒng)［J］.計(jì)量技術(shù)，2009(3).