N400半軸總成壓裝裝配線的開發設計

勞淞 符光付

（柳州五菱汽車工業有限公司 545007)

N400半軸總成壓裝裝配線的開發設計

勞淞 符光付

（柳州五菱汽車工業有限公司 545007)

文章闡述了后橋半軸壓裝原理，根據N400后橋半軸的工藝分析，按照產品產能需求，開發設計N400半軸總成壓裝裝配生產線，介紹了整線的開發設計過程，實現了N400后橋半軸總成的自動化壓裝。同時，引入高精度壓力、位移監控系統，實現壓裝全過程參數的監測、記錄及追溯，有效保證產品的壓裝質量。生產線的開發應用，降低了員工勞動強度，提升了企業競爭力。

壓裝專機；半軸總成；壓力檢測系統；位移檢測系統

0 引言

N400后橋半軸總成作為后橋的一個重要組成部件，客戶對其裝配要求較原有車型更為嚴格。N400半軸總成壓裝裝配線的開發設計成功，實現了N400半軸壓裝的自動化，且裝配過程中要求較高的總成壓裝參數可實現監控、記錄、追溯，滿足客戶對半軸裝配質量的要求。

圖2 壓裝專機總成2

1 N400半軸總成壓裝裝配線的開發設計過程

1.1 N400半軸總成裝配線構成

N400半軸總成裝配線包含四臺壓裝專機，分別完成軸承座與軸承油封的壓裝、制動器四顆螺栓的壓裝、半軸六顆螺栓的壓裝以及總成的壓裝。各壓裝專機包含零件定位機構、壓裝機構及液壓站機構，總成壓裝專機配備高精度壓力、位移監控系統[1]。

1.2 各壓裝專機的設計

（1）軸承座與軸承、油封壓裝專機（圖1）軸承座與軸承、油封壓裝專機動作順序如下。①操作員工依次放置軸承、軸承座、油封。

②啟動操作按鈕，上側油缸下壓，完成油封的壓裝；同時上側油缸油路鎖死，保持壓緊狀態。下側油缸上壓，完成軸承的壓裝。

③油缸回位，取件，壓裝完成。

圖1 壓裝專機總成1

（2）軸承座與制動器四顆螺栓壓裝專機（圖2）軸承座與制動器4顆螺栓壓裝專機動作順序如下。

①操作員工放置零件至定位座。

②啟動操作按鈕，上側4個空間錯位的油缸下壓，分別完成四顆螺栓的壓裝，確保四顆螺栓壓裝到位。

（3）軸承座與制動器4顆螺栓壓裝專機

半軸6顆螺栓壓裝專機動作順序如下。

①放置半軸及螺栓。

②啟動操作按鈕，油缸上壓到位后，旋轉油缸作用，螺栓壓頭旋轉到壓裝位置，然后在6個油缸作用下分別單獨完成6顆螺栓的壓裝，確保每顆螺栓壓裝到位。

③螺栓壓頭在油缸作用下依次上移、旋轉、回位。

旋轉機構的設計如下。

旋轉油缸驅動，通過齒輪齒條帶動齒輪旋轉，完成螺栓壓頭的轉動。

設計原理：通過油壓驅動，齒輪齒條動作，通過齒輪傳動，帶動螺栓壓頭的旋轉，實現螺栓壓頭在壓緊角度及退出角度間的往復運動。

(4)總成壓裝專機

總成壓裝專機動作順序。

①氣缸推出機構將零件定位塊推出，員工放置零件。

②氣缸推出機構將零件拉至壓裝位置，油缸上壓，完成半軸總成的壓裝，壓裝過程壓力傳感器檢測壓入力是否符合設定要求。

氣缸推出機構將總成件推出，取件。

1.3 電氣控制系統

兩臺壓裝專機主控核心是PLC，PLC通過物理I/O端口控制半軸壓裝專機的動作、顯示以及監控系統，實現半軸壓裝電控系統的多功能一體化。工作站選用中達電通DVP14SSR2型PLC，3塊8點的I/O擴展模塊。PLC與觸摸屏間采用RS485通訊，與壓裝監控儀間采用模擬量串口通訊機制。

1.4 壓裝監控防錯系統

由于N400產品半軸與總成的壓裝過程參數對產品本身的質量有著關鍵的判別作用，所以在N400半軸總成壓裝專機上設置有壓裝監控防錯系統，其系統主要可以監測半軸與緊固套在壓裝時的位移行程和壓入力大小，從而判別總成是否壓入過松或過緊以及是否漏裝墊片，極大的保證了產品壓裝過程的質量[2]。

壓裝監控防錯系統中的位移監控采用基恩士IL-300型號位移傳感器，檢測精度可達到0.1 mm，壓力監控采用K11/N520型號壓力傳感器，檢測精度可達到0.1 kN，二者監測的誤差都在0.5%以內，壓裝精度相對較高，壓裝參數如表1所示。

表1 壓裝參數

壓裝監控防錯系統通過采用基恩士IL位移傳感器和壓力傳感器與寶宜威W400-P壓裝監控儀進行數據串口通信，這樣可對壓裝過程中的位移值和壓力值進行實時的動態曲線監控。并且通過在監控儀中設定不同程式及窗口類型邊界，可對半軸壓裝的任一過程進行精確地限定和監測，為產品的壓裝質量提供了很好的數據支持。

1.5 觸摸屏控制顯示系統

觸摸屏幕下方幾個按鈕是換頁按鈕，點擊即可進入相應的畫面。兩臺壓裝專機都是雙工位操作，并且互不干擾，操作目視以及參數的調試十分方便。

1.6 操作流程

第一步：依次打開動力柜電源、PLC控制柜電源。

第二步：將操作面板上壓螺栓及壓總成的手動/自動旋鈕旋至自動，并按下壓螺栓及壓總成油泵啟動。

第三步：按下操作面板的“壓螺栓油泵啟動”按鈕（綠色），此時工位備妥指示燈亮起。將工件放好后，同時按下左右兩個“壓螺栓啟動”按鈕，壓螺栓開始。

第四步：按下操作面板的“壓總成油泵啟動”按鈕（綠色），此時工位備妥指示燈亮起。將工件放好后，同時按下左右兩個“壓軸承啟動”按鈕，壓軸承開始。

第五步：按下“啟動”按鈕后，非緊急情況，請在設備開始壓裝后，禁止再進入壓裝工。

位或拆裝工件，否則將導致壓裝專機工作停滯。如不小心碰到安全光柵導致設備停滯，退出光幕外后，無需再次按下“啟動”按鈕，壓裝專機等待3 s后會繼續壓裝。

依此循環第三、第四步。

第六步：不用設備時，按下壓螺栓及壓總成油泵停止，并逆向操作第一步關閉電源即可。

指示燈的作用：

黃燈亮：設備運行中。

紅燈亮（報警）：壓軸承不合格指示或急停按下。

綠燈亮：壓裝合格結束。

2 N400半軸總成壓裝裝配線效果

N400總成壓裝裝配線實現了半軸總成的自動化壓裝，員工只需放置零件及取件即可，改變了以往人工敲打安裝的方式，降低了員工的勞動強度。壓裝機采用基恩士IL-300型號位移傳感器，其檢測精度可達到0.1 mm，壓力監控采用K11/N520型號壓力傳感器[3]，檢測精度可達到0.1 kN，二者監測的誤差都在0.5%以內，實現對產品壓裝的高精度檢測；通過采用基恩士IL位移傳感器和壓力傳感器與寶宜威W400-P壓裝監控儀進行數據串口通信，這樣可對壓裝過程中的位移值和壓力值進行實時的動態曲線監控。并且通過在監控儀中設定不同程式及窗口類型邊界，可對半軸壓裝的任一過程進行精確地限定和監測，為產品的壓裝質量提供了很好的數據支持。有效的滿足客戶對半軸壓裝裝配質量的要求。

3 結束語

N400半軸總成壓裝裝配線的成功應用，實現了原本高操作強度要求的半軸壓裝的自動化，有效的降低員工勞動強度，同時引入高精度的檢測系統，實現壓裝參數的全過程檢測、記錄及追溯，確保產品的壓裝質量。隨著汽車行業的不斷發展，用工成本的不斷提高，行業低成本自動化已日益成為趨勢，而實現具備類似N400半軸總成壓裝裝配線功能生產線的自主研發設計，必將成為各企業提升企業競爭力的有效途徑。

[1]張利平.液壓控制系統及設計[M].北京：化學工業出版社，2006.

[2]彭軍.傳感器與檢測技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2003.

[3]梁威.智能傳感器與信息技術[M].北京：北京航空航天大學出版社,2004.

U427.41 文獻標示碼：A

勞淞（1980—），男，工學學士，研究方向為自動化設備的開發設計與技術、汽車零部件工藝規劃及布局研究、工藝裝備研發隊伍管理。

符光付（1987—），男，工程師，研究方向為自動化設備的開發設計與技術研究。