（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

0 引言

主減速器總成螺母擰緊及軸承預(yù)緊力矩檢測(cè)設(shè)備是車橋裝配過程中保證產(chǎn)品質(zhì)量不可缺少的手段。伴隨著我國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展，車橋廠商對(duì)主減器的裝配也提出了更高的要求[1]。例如提高擰緊，檢測(cè)的自動(dòng)化，高效化；提高擰緊，檢測(cè)的精度等級(jí)；減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；減少擰緊，檢測(cè)工作節(jié)拍。

針對(duì)客戶的要求，為山東某車橋公司設(shè)計(jì)了主減速器總成主螺母擰緊與軸承預(yù)緊力矩檢測(cè)同步完成的設(shè)備。此設(shè)備首先對(duì)主螺母進(jìn)行定扭預(yù)緊，然后軸承預(yù)緊力距檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)預(yù)緊力矩，數(shù)據(jù)反饋至主螺母擰緊機(jī)構(gòu)，擰緊機(jī)構(gòu)根據(jù)反饋數(shù)據(jù)對(duì)擰緊力矩進(jìn)行同步反復(fù)調(diào)整[2]。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及設(shè)備總體構(gòu)成

1.1 主減速器總成組裝圖

圖1 主減速器總成組裝圖

1.2 產(chǎn)品力矩參數(shù)

表1 產(chǎn)品力矩參數(shù)

1.3 設(shè)計(jì)原則

本設(shè)備需為在線自動(dòng)設(shè)備。產(chǎn)品到達(dá)本工位，擰緊機(jī)構(gòu)根據(jù)表1提供的主螺母扭矩值對(duì)圖1所示的主螺母2預(yù)擰緊，然后力矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)根據(jù)表1提供的主齒軸承預(yù)緊力矩值對(duì)圖1所示的圓錐滾子軸承6進(jìn)行力矩檢測(cè)，最后擰緊機(jī)構(gòu)根據(jù)預(yù)緊力矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)反饋的數(shù)據(jù)值做出相應(yīng)的調(diào)整，或是繼續(xù)加載擰緊，或是旋松。

2 設(shè)備總體構(gòu)成

圖2 設(shè)備總體簡(jiǎn)圖

根據(jù)圖2設(shè)備總體簡(jiǎn)圖所示：底座1固定在地面，需調(diào)水平；氣缸2帶動(dòng)擰緊檢測(cè)機(jī)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)；設(shè)備啟動(dòng)，擰緊檢測(cè)機(jī)構(gòu)7下降至工作位與工件貼合，開始工作；主減速器總成4裝配合格后氣缸2舉升，放行工件。

3 擰緊檢測(cè)機(jī)構(gòu)

圖3 擰緊檢測(cè)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

根據(jù)圖3擰緊檢測(cè)機(jī)構(gòu)件圖所示，此機(jī)構(gòu)工作流程如下。

主螺母的擰緊系統(tǒng)：首先液壓止動(dòng)組件11伸出插銷另止動(dòng)盤12鎖死，另芯軸13與螺母套筒16失去旋轉(zhuǎn)自由度，而后伺服電機(jī)7工作，動(dòng)力經(jīng)小齒輪軸組件4傳遞至大齒輪14減速增扭，動(dòng)力再經(jīng)滑動(dòng)套15傳遞至旋轉(zhuǎn)撥叉組件1，撥叉與圖1凸緣法蘭結(jié)合旋轉(zhuǎn)。此時(shí)圖1主螺母相對(duì)于凸緣法蘭轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到主螺母擰緊作用。伺服電機(jī)7達(dá)到預(yù)設(shè)扭矩值時(shí)停止，靜態(tài)扭矩傳感器5讀取精確扭矩值，上傳系統(tǒng)，此數(shù)值經(jīng)系統(tǒng)處理，計(jì)算出主螺母擰緊力矩值。

圓錐滾子軸承力矩檢測(cè)系統(tǒng)：伺服電機(jī)7停止工作后，液壓止動(dòng)組件11插銷縮回與止動(dòng)盤12分開解鎖；液壓提升組件3油缸伸出，大齒輪14與滑動(dòng)套15向下移動(dòng)，兩齒輪分離；減速電機(jī)8工作，芯軸13與螺母套筒16同步旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)動(dòng)力經(jīng)螺母套筒16傳遞至圖1主動(dòng)錐齒輪軸，此時(shí)動(dòng)態(tài)扭矩傳感器10讀出精確數(shù)值，上傳系統(tǒng)，此數(shù)值經(jīng)系統(tǒng)分析處理，計(jì)算出圓錐滾子軸承預(yù)緊力值。

上述步驟得出的扭矩力值需與表1數(shù)值進(jìn)行系統(tǒng)比對(duì)，如若軸承預(yù)緊力矩值偏大或偏小需經(jīng)伺服電機(jī)7對(duì)主螺母進(jìn)行旋松或旋緊，系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)，再次進(jìn)行軸承預(yù)緊力矩檢測(cè)，直到合格為止。合格后圖2擰緊檢測(cè)機(jī)構(gòu)上升，產(chǎn)品放行。

特別說明：擰緊檢測(cè)產(chǎn)品之前，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行空載檢測(cè)，得出靜態(tài)扭矩值及動(dòng)態(tài)扭矩值，存儲(chǔ)系統(tǒng)，用于檢測(cè)產(chǎn)品后系統(tǒng)計(jì)算處理用。擰緊轉(zhuǎn)速不宜過大，動(dòng)態(tài)檢測(cè)轉(zhuǎn)速需控制在30～45r/min為宜[3]。

4 系統(tǒng)控制部分

整臺(tái)設(shè)備的機(jī)械部分完成后，必須通過電氣控制來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的相關(guān)動(dòng)作。其電氣控制如圖4所示。

圖4 PLC主回路簡(jiǎn)圖

控制系統(tǒng)主要通過PLC來實(shí)現(xiàn)，主要完成以下的功能：實(shí)現(xiàn)輸入輸出的控制，包括實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制，用來控制機(jī)械機(jī)構(gòu)的執(zhí)行，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，氣缸、液壓缸的升降等；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合分析、處理，預(yù)緊力矩檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)擰緊機(jī)構(gòu)的反饋；實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的采集，記錄，存儲(chǔ)并上傳服務(wù)器[4]。

5 結(jié)束語

本設(shè)備與以往的工作設(shè)備不同。傳統(tǒng)的螺母擰緊設(shè)備只要根據(jù)車橋廠所提供的力矩對(duì)螺母擰緊，而后在另一工位上進(jìn)行軸承預(yù)緊力檢測(cè)或是人工感觸。這樣又耗時(shí)又不能達(dá)到準(zhǔn)確性。而本設(shè)備擰緊主螺母與圓錐滾子軸承的預(yù)緊力矩檢測(cè)在同一工位完成，預(yù)擰緊主螺母后檢測(cè)軸承預(yù)緊力矩值，根據(jù)預(yù)緊力距值對(duì)擰緊主螺母力矩做出調(diào)整，而后再次檢測(cè)軸承預(yù)緊力矩值，形成閉環(huán)，直至合格為止。由于是自動(dòng)完成，不僅縮短工作時(shí)間，節(jié)省人力而且大大提高了裝配的質(zhì)量。

[1]劉景濤.汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器總成預(yù)加載荷研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D].杭州:浙江大學(xué),2009:30-39.

[2]吳磊.汽車主錐墊片測(cè)量裝配技術(shù)和設(shè)備的研究[D].合肥:浙江大學(xué),2008:44-54.

[3]曾學(xué)花.汽車驅(qū)動(dòng)橋主動(dòng)錐齒輪總成選墊分析及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D].杭州:浙江大學(xué),2007:29-38.

[4]薛定宇.控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社,2006:255-281.