吳德剛, 趙利平

(商丘工學院機電工程系， 河南 商丘 476000)

0 引 言

汽車變速箱裝配質(zhì)量的影響因素很多，其中一個最重要的因素是如何選取墊片厚度的問題[1].傳統(tǒng)的選墊方法是手工選墊，不僅精度不高而且浪費時間，選墊效率低下，返工率高.隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，對汽車變速箱質(zhì)量和數(shù)量的要求不斷提高，傳統(tǒng)的手工選墊方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求[4].而本課題為深圳比亞迪汽車有限公司研制的汽車變速箱墊片自動選配機采用相對測量原理，由工業(yè)計算機智能控制，采用Visual C++6.0編程語言和Access數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的方式完成界面和控制工作，操作簡便，選墊準確性高，提高了變速箱裝配的質(zhì)量和效率.

1 設(shè)計思想

汽車變速箱分為前殼體和后殼體兩大部分，其中前殼體由主軸承孔、副軸承孔、差速器軸承孔3部分組成，后殼體由主軸承、副軸承、差速器軸承3部分組成[3].

以H1、H2、H3分別表示主軸承孔、副軸承孔及差速器軸承孔的高度，用h1、h2、h3分別表示主軸承、副軸承及差速器軸承的高度，δ表示預留間隙，k表示調(diào)整間隙，其中δ、k是可以設(shè)定的常量.則主軸承應(yīng)選墊片厚度m1=H1-h1+δ+k，副軸承應(yīng)選墊片厚度m2=H2-h2+δ+k，差速器軸承應(yīng)選墊片厚度m3=H3-h3+δ+k.

只要測量出H1、H2、H3及h1、h2、h3的值，就可以得出3類軸承應(yīng)選墊片的厚度.但是，通過直接測量的方法很難測量出H1、H2、H3及h1、h2、h3的值，為此我們通過相對測量的方法對H1、H2、H3及h1、h2、h3進行測量.我們采用標準件作為測量的基準來進行相對測量.以主軸承為例說明如下：H1=L1+x1，h1=L2+x2,其中L1、L2為對應(yīng)于H1、h1的基準參數(shù)，由測量前的校正操作獲得；x1、x2為對應(yīng)于H1、h1的位移傳感器的測量值，其值都在-1～+1 mm范圍內(nèi)[2].

對變速箱前殼體的3個測量值H1、H2、H3進行判斷，如果H1、H2、H3均在各自設(shè)定的上、下限之間，則前殼體為合格產(chǎn)品；對變速箱后殼體的3個測量值h1、h2、h3進行判斷，如果h1、h2、h3均在各自設(shè)定的上、下限之間，則后殼體為合格產(chǎn)品；變速箱前、后殼體均為合格產(chǎn)品時，才可進行下一步墊片選配.

根據(jù)墊片厚度不同，共分為40組墊片.其中主、副軸承共用20組墊片，墊片組號1～20；差速器軸承單獨用20組墊片，墊片組號1～20.以主軸承為例，給出選墊片組號公式如下：

其中m1為主軸承應(yīng)選墊片厚度，a為主軸承分組下限，b為主軸承分組間隔.

2 硬件組成及數(shù)據(jù)處理

2.1 硬件組成

該設(shè)備主要由前殼體測量臺、后殼體測量臺、墊片選配臺及電氣控制部分等組成.

前殼體測量臺的測量對象是主軸承孔、副軸承孔及差速器軸承孔的高度.該測量臺由載物平臺和傳感器安裝架等組成.要測量的前殼體放置在載物平臺上，測量時由氣缸壓緊被測件.傳感器安裝架上安裝有7支傳感器，其中4支傳感器用于被測件定位測量，如果其最大值和最小值的差不大于定位精度(定位精度是可設(shè)定的值)，則認為被測件放平，否則檢查定位情況，另外3只傳感器用于測量主軸承孔、副軸承孔及差速器軸承孔高度.

后殼體測量臺的測量對象是主軸承、副軸承及差速器軸承的高度.該測量臺由機械臺身、載物平臺和測量裝置等組成.要測量的后殼體放置在載物平臺上，測量時依靠氣缸拉下測量裝置.測量裝置上安裝有7支傳感器，其中4支傳感器用于被測件定位測量，如果其最大值和最小值的差不大于定位精度，則認為被測件放平，否則檢查定位情況，另外3只傳感器用于測量主軸承、副軸承及差速器軸承高度.

墊片選配臺上有一個報警器及40組墊片放置槽，每個放置槽上安裝有一個光電傳感器，一個綠色指示燈，選配時按綠燈顯示取走相應(yīng)的墊片，誤取時報警器響.

電氣控制部分以研華公司生產(chǎn)的工業(yè)控制計算機為核心，配有PCL813、1754及1758u數(shù)據(jù)采集卡，外圍各數(shù)據(jù)或開關(guān)信號通過此卡由計算機采集或控制[6].

2.2 數(shù)據(jù)處理

用以測量定位信號、前殼體H1、H2、H3及后殼體h1、h2、h3的14支傳感器由輸力強公司生產(chǎn)，其測量范圍為-1～+1 mm，轉(zhuǎn)換為電壓信號后的放大輸出為-2.5～+2.5 V[2].

3 軟件設(shè)計

考慮到Visual C++6.0對人機界面設(shè)計的快速、簡單及便于維護等優(yōu)點，本課題研制的汽車變速箱墊片自動選配機的軟件部分采用Visual C++6.0編程語言和Access數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的方式，在Windows XP操作系統(tǒng)下來編制[5].

本系統(tǒng)有4種主要工作狀態(tài)：測量及選配、標準件校正、參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)統(tǒng)計.由于工業(yè)計算機和新的開發(fā)軟件的使用，使得該設(shè)備具有較高的控制靈活性和直觀的人機界面.

3.1 標準件校正

當系統(tǒng)進入標準件校正狀態(tài)時，工業(yè)計算機顯示標準件校正界面.校正操作用于對前、后殼體H1、H2、H3及h1、h2、h3的基準參數(shù)進行校正.以主軸承為例說明如下：此時校正操作用于對H1、h1的基準參數(shù)L1、L2進行校正，有L1=P1+x1,L2=P2+x2. 其中，P1、P2為對應(yīng)于H1、h1測量而特制的標準件的高度，P1、P2作為系統(tǒng)參數(shù)，在系統(tǒng)的“參數(shù)設(shè)置”狀態(tài)下由人工輸入.

標準件校正操作為前、后殼體H1、H2、H3及h1、h2、h3的實際測量提供基準參數(shù)，消除系統(tǒng)誤差，提高測量準確性[5].因此要求操作者每天開機后進行一次標準件校正.系統(tǒng)校正界面如圖1所示.

圖1 校正界面

3.2 參數(shù)設(shè)置

本設(shè)備需要設(shè)置的參數(shù)主要有4類：前殼體參數(shù)、后殼體參數(shù)、墊片分組參數(shù)及被測件定位精度.其中，前殼體參數(shù)包括主軸承孔、副軸承孔及差速器軸承孔的名義值、上下限值及標準件值；后殼體參數(shù)包括主軸承、副軸承及差速器軸承的名義值、上限值及標準件值；墊片分組參數(shù)包括主軸承墊片、副軸承墊片及差速器軸承墊片的分組下限、分組間隔、調(diào)整間隙及預留間隙.這些參數(shù)均按照生產(chǎn)的實際要求進行設(shè)置.參數(shù)設(shè)置界面如圖2所示.

圖2 參數(shù)設(shè)置界面

3.3 測量及選配

測量及選配狀態(tài)設(shè)備的正式工作狀態(tài).測量和選配過程如下：

前殼體測量：靜止時氣缸回位——手工放入標準件——按下校對鍵——氣缸帶壓緊裝置下壓到位延時3秒——氣缸自動回位，校正結(jié)束——先用掃描槍掃描工件條碼，然后將前殼體放入測量位置——按測量開關(guān)——氣缸帶壓緊裝置下壓到位延時3秒(其中到位后，首先4#～7#傳感器采樣，如果其最大值和最小值的差不大于定位精度，則1#～3#傳感器采樣并得出主軸承孔、副軸承孔及差速器軸承孔高度H1、H2、H3；否則檢查定位情況)——傳感器采樣完畢，氣缸退回，取走工件.

圖3 測量及選配界面

后殼體測量：靜止時氣缸伸出——手工推入標準件到測量位置，然后將測量部件拉下并放置到位——按下校對鍵——氣缸帶測量裝置下壓到位延時3秒——氣缸自動回位，校正結(jié)束；將標準件及測量裝置復位——后殼體到位，先用掃描槍掃描條碼，然后將測量部件拉下并放置到位——按測量開關(guān)——氣缸帶壓緊裝置下壓到位延時3秒(其中到位后，首先4#～7#傳感器采樣，如果其最大值和最小值的差不大于定位精度，則1#～3#傳感器開始采樣并得出主軸承、副軸承及差速器軸承高度h1、h2、h3；否則檢查定位情況)——傳感器采樣完畢，氣缸松開，將測量裝置復位.

墊片選配：按下選配鍵，工業(yè)計算機自動計算出所需的組別，并按主軸承、副軸承、差速器軸承的順序依次點亮該組別的綠燈，取出一個，接著點亮下一個墊片組的綠燈，直到一個變速箱選配完.

一組工件測量結(jié)束后，工業(yè)計算機顯示測量及選配完成界面，圖3為一組工件測量結(jié)束界面.

3.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

本設(shè)備具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，可以檢索出某一段時間內(nèi)測量的數(shù)據(jù)，且能將其導出到excel表中；可以統(tǒng)計前、后殼體H1、H2、H3及h1、h2、h3的合格量與不合格量；可以繪制SPC圖.數(shù)據(jù)統(tǒng)計界面如圖4所示.

圖4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計界面

4 結(jié)束語

為了提高汽車變速箱選墊的準確度及速度，保證變速箱裝配的質(zhì)量，克服傳統(tǒng)選墊的缺點，為此深圳比亞迪汽車有限公司研制了一款新型汽車變速箱自動選配機.本設(shè)備的研制，很大程度上提高了工人的操作效率、提高了選墊的準確性、提高了變速箱的裝配質(zhì)量和效率，從而大大降低了返工率.系統(tǒng)的人機界面友好，操作簡單，具有很好的應(yīng)用前景.

參考文獻

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