一種轎車前下擺臂全自動檢具開發

殷鋼

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北保定071000）

一種轎車前下擺臂全自動檢具開發

殷鋼

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北保定071000）

前下擺臂作為轎車懸架的組成部分，是轎車類底盤零部件的關鍵組成部件之一，其產品尺寸影響整個懸架系統的功能，甚至導致無法裝配。分析前下擺臂結構和功能，詳細介紹前下擺臂全自動檢具機械部分和電器系統的設計，為目前從事轎車前下擺臂檢測工作的從業工作者提供參考。

前下擺臂；自動檢測；尺寸控制

0　前言

前下擺臂是轎車底盤前懸架部分的一個重要零部件，經焊接成形，零部件形狀復雜，結構特殊，不易定位，在懸架類零部件檢具設計中難度較大。當今，伴隨著機器人在焊接生產線中日益廣泛的應用，生產線除了部分清渣崗位需要人工操作外，大部分的工作站均已實現自動化生產。與此相應，檢測設備的自動化程度要求越來越高，對自動檢測技術提出了新的挑戰。文中針對前下擺臂結構進行分析，給出一種前副車架全自動檢具設計方法。

1　前下擺臂結構與功能

1.1前下擺臂焊接件結構

前下擺臂焊接件結構見圖1。

1.2前下擺臂總成裝配件

前下擺臂總成裝配件見圖2。

1.3前下擺臂的裝配關系

球鉸鏈通過球銷座上三孔，采用鉚接螺釘方式與前下擺臂焊接件進行裝配，球鉸與轉向節相連；橡膠安裝裝置1通過壓力機壓入前下擺臂套管之內，橡膠安裝裝置1與前副車架進行裝配；橡膠安裝裝置2內孔通過前下擺臂小軸，采用壓力裝配，橡膠安裝裝置2與前下擺臂焊接件裝配后再安裝在前副車架上。總成控制球鉸球心點的位置及橡膠安裝裝置1、2與副車架裝配位置，因此，前下擺臂的重要控制特性為球鉸安裝孔、套管及小軸位置。

2　檢具的機械部分設計

2.1檢測基準的建立

基準設計是檢具設計之本，一旦基準設計不當，整個檢具的設計方案幾乎失敗［1］。檢具實體建模之前，建立檢具的基準。在Z方向上選取3點組成的平面作為Z向的定位基準面，分別為球銷安裝點RPS1HxyFz、套管外側上一點RPS4Fz以及軸柄理論安裝位置點RPS3Fz。RPS1HxyFz點1作為原點，取套管圓心RPS2Hy為第2點，點1、2作為限制零件轉動方向的檢測基準，套管圓心采用錐形結構定位。零件檢測定位見圖3，套管定位結構見圖4。

2.2檢測原理及機構

2.2.1零件的控制尺寸

（1）零件控制尺寸見圖5—7。

2.2.2套管的檢測

（1）套管位置的檢測

套管的檢測機構沿著X方向導軌滑動，通過傳感器感應套管測量機構的移動量來測量前下擺臂零件上套管的實際尺寸，采集數據與理論數值進行比較，差值送入工控機中進行計算，范圍在公差允許之內，則判斷為合格產品。見圖8。

（2）套管角度的檢測

套管的檢測機構在理論位置時，插入鎖死銷，鎖死檢測機構在X向的移動，套管角度的圓柱檢測銷在氣缸驅動下，由下向上移動，套管檢測機構錐銷上方的圓柱檢測銷根據套管允許的角度偏差換算為圓柱銷的直徑，圓柱銷穿過套管，套管傾斜角度判定為合格，反之則判定為不合格產品。檢測銷的到位狀況通過電子傳感器進行測量。

2.2.3小軸的檢測

（1）小軸長度方向軸柄處尺寸L3的測量

小軸檢測機構與套管檢測機構處于一個平臺上，跟隨套管檢測機構運動，在平臺上軸柄處設置開口凸臺，凸臺尺寸根據圖紙公差進行設計，凸臺根據PLC發出的指令向工件移動，由傳感器識別凸臺是否到位，從而檢查小軸位置尺寸是否合格。見圖9。

（2）小軸角度的測量

軸柄處與工件的垂直面有一夾角A，將角度A的公差面轉化為輪廓面，檢具做成一隨形形狀進行檢測。見圖10。

2.2.4球銷孔的測量

（1）角度的測量

球鉸上下板孔與前下擺臂套管軸線垂直平面角度為B（單位為（°）），下板孔為定位孔，檢測其他尺寸時，以此孔定位夾緊工件，檢測角度時，下側彈性銷回撤，上端檢測銷下行，檢測角度，保證檢具沒有人為干預。見圖11。

（2）球銷孔同軸度的檢測

檢測機構設計為浮動機構，避免孔的位置誤差，同軸度檢測銷制作成臺階形狀，臺階尺寸根據同軸度公差要求設計。尺寸見圖12，結構見圖13。

上述所有測量工作，均在無人工參與的情況下，檢具完成所有檢測功能，實現自動化檢測。

3　檢具上下件的方式

檢具設置雙手啟動按鈕，工件放入檢具后，操作人員雙手按下啟動按鈕，由氣缸對工件進行自動定位、夾緊，工件開始自動檢測。

4　電器系統的設計

檢具工作站配備一臺工控機，電器系統采用PLC進行控制，自動采集檢測數據，工控機中預置函數處理程序，采集數據后自動分析，辨別被測零件實際值相對于名義值變差的能力，判斷零件合格與否，借助數理統計方法計算工件的CPK值，判斷零部件的過程穩定能力。

人機界面以圖形化的方式顯示檢測結果，自動保存便于追溯，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標等）寫入工作參數或輸入操作命令，實現人與機器信息交互，在檢具識別出不合格工件時能夠及時報警并發送指令。自動檢具具有操作便捷的校零機構和校零程序（使用機器人抓取校零），當影響檢測精度的環境因素（如：溫度、濕度等）發生變化以后，能夠及時根據標準件進行手動校驗。

為了實現對電控系統的遠程控制，設計一套合理的電控系統是非常必要的，圖14給出了電控系統的總體結構，控制系統采用現場層、控制層以及管理層級控制系統。

5　結論

轎車前下擺臂作為轎車底盤的一個重要部件，功能特殊，要保證產品質量，制造出滿足功能需要的產品，從開發到應用，必須做到：

（1）從產品結構設計開始，充分考慮產品的檢驗工藝性。

（2）根據不同種類的前下擺臂結構形式，分別采用針對性的檢測方案。

（3）自動檢具設計中把握實現自動檢測要點。

（4）檢具結構設計必須保證檢測的可實現性，保證產品檢測的有效性。

【1】張興云.汽車沖壓零件檢具設計制造技術研究［J］.制造技術與實踐，2004（1）:40-42.

Development of a Car Front Lower Arm Automatic Gauge

YIN Gang
（R&D Center of Great Wall Motor Company，Automotive Engineering Technical Center of Hebei，Baoding Hebei 071000，China）

As a part of the car suspension，front lower arm is one of the key components in the car chassis parts，its final size will affect the whole function of suspension system，even can't assemble.The structure and function of the front lower arm were analyzed，the designs of automatic gauge mechanical parts and electrical system were introduced in detail.It provides a reference for current employees who engaged in checking work.

Front lower arm；Automatic detection；Size control

2015-05-11

殷鋼，男，本科，工程師，研究方向為汽車底盤焊接。E-mail:791326398@qq.com。