后橋油管氣密性檢測站的設計

覃京翎，王莉莉，陳柳藝，覃 鵬，鄭志明，曾慶文

（1.柳州城市職業學院，廣西 柳州545036；2.柳州五菱汽車工業有限公司，廣西 柳州 545007）

氣動技術中檢測氣體泄漏的常用方法有氣泡法、涂抹法、化學示蹤氣體檢漏法、壓力變化法、流量法。傳統的后橋總成試漏工位采用涂抹肥皂水進行氣密性試漏，該方法不嚴謹不科學，質量得不到保證。目前比較通行的氣密性檢測方法是差壓法氣密性檢測[1]。在采用氣密性檢測儀的基礎上，輔以自動控制系統構成的檢測站，能夠實現在生產線上對后橋油管氣密性進行智能檢測。該檢測站自動化程度高，能夠提高檢測的準確性，降低檢測成本，可以實時顯示并記錄檢測數據，確保供應產品的質量。

1 差壓原理分析

差壓法是一種利用氣體流量公式，通過測量容器內壓力的變化來計算泄漏量的檢測方法。測試時，在基準物與被測工件兩邊先同時充入相同壓力的空氣，使差壓傳感器兩端平衡，如果被測工件有泄漏，即使是微小泄漏，差壓傳感器兩端也會失去平衡，從而檢測出兩端因泄漏而產生的差壓[2]。

2 COSMO檢測儀

COSMO檢測儀裝載了高感度、高耐壓的差壓傳感器和不受熱影響的氣動閥，在每次測試中自動檢查氣動閥的動作和傳感器的感度。并以功能和安全性俱佳的自檢功能組成了基本回路，通過使用標準品誤差修正預設值功能，或者降低誤差模式功能，提高了測試能力并縮短了測試時間。具備適應多種工件的測試、直接顯示泄漏量，以及便于維護管理的校正口等先進功能。儀器采用的是向被測物（工件）內充入空氣，通過其高靈敏度差壓傳感器（DPS）測出因泄漏導致的內部壓力變化，從而檢測是否有泄漏的測試方式。

3 后橋油管正壓氣密性檢測站的總體設計

3.1 技術要求

后橋油管密封性能在裝配線上檢測只進行正壓檢測，若檢測不合格再下線進行人工負壓檢測。

檢測方法：封堵通氣孔后，從后橋油管的加油螺母處通入干凈清潔的壓縮空氣，通過儀器測試整個后橋油管的密封性。

檢測壓力：通過COSMO儀器充氣加壓至絕對壓力400 Pa以上（通過調壓閥調整，要求氣壓穩定），傳感器檢測范圍為-100 kPa～+600 kPa.

檢測參數：從油管口充氣至絕對壓力400 Pa，保壓12～20 s，壓力升高不大于15 Pa.

內漏檢測波動范圍：≤5 Pa.

零件檢測泄漏值：壓力升高在±15 Pa以內。

3.2 功能結構設計

后橋油管正壓氣密性檢測站動作順序如圖1所示，包括：

（1）員工放置工件，組裝油管和后橋總成；

（2）使用快速夾頭裝夾后橋總成油管；

（3）按下啟動按鈕，自動檢測；

（4）檢測完成，取下快速夾頭，員工取下工件。

圖1 后橋油管正壓氣密性檢測站動作順序

后橋油管氣密性檢測站主要包括以下結構：手動快速夾頭、COSMO檢測儀、操作面板、觸摸顯示屏、氣罐及電路板放置箱等，如圖2所示。設備為雙工位結構，每個工位單獨檢測互不干涉、影響。每個工位由以下組成：壓差檢測儀器、檢測管路、正壓檢測系統和精密調整壓力閥、控制按扭、上下限數顯壓力表等。兩工位共用同一個機架、PLC控制系統。配有兩臺正壓COSMO檢測儀器，設備的兩個工位可以同時對兩個產品進行檢測，每個工位為獨立的檢測工裝，兩個工位可以共用一套電氣控制。

圖2 后橋油管氣密性檢測站結構示意圖

3.3 電氣方案設計

后橋油管氣密性檢測站采用COSMO儀器和氣罐組合對零件充氣檢測，再使用用兩臺LS-1863X型COSMO檢測儀器通過與NI數據采集卡、臺達PLC之間的端口通訊，以及和工控一體機的RS485端口連接，可對產品的實時檢測數據在工控一體機上動態顯示記錄下來（如圖3所示）。

圖3 電氣控制連接圖

后橋油管氣密性檢測站主控核心是PLC和COSMO檢測儀器，通過COSMO檢測儀器的模擬量輸出端口與NI數據采集卡、臺達PLC之間的端口通訊，構成一個實時顯示檢測系統，實現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COSMO檢測儀器的模擬量輸出端口連接的通訊機制。

3.4 觸摸屏檢測顯示系統

設備觸摸屏的檢測顯示畫面采用自主開發的LABVIEW軟件編程畫面，如圖4所示，主要有以下顯示功能：

數據實時顯示畫面：兩個工位，每個工位分別以時間曲線做為橫坐標，壓力數值做為縱坐標顯示出顯示曲線；PLC輸出檢測開始信號，檢測中，合格信號和不合格信號、中止信號和結束信號顯示在下方；當開始信號輸入時繪制曲線，繪制完成后，保存曲線畫面。

數據回放查詢畫面：查詢，能夠根據時間查詢出每天生產數量，合格數，不合格數。能點擊出某一時間的檢測曲線出來（可以根據記錄的值重新繪制出曲線，也可以以圖片形式保存），能將數據以excel導出。

參數設置畫面：兩個傳感器增益倍數（0.1～10）和零點（歸零）調整功能，原始值和校正后的值都能實時顯示。

能與臺達PLC通過RS-485通訊，讀取控制PLC的I/O點狀態。

圖4 檢測自動畫面

3.5 設計結果

通過設計，最終得到的后橋油管氣密性檢測站如圖5所示。該檢測站能夠在后橋生產線上對后橋油管氣密性進行實時檢測，操作方便快捷，滿足生產節拍要求。檢測數據能夠存儲與查詢，為產品后續質量檢驗以及工藝優化提供數據支持。

圖5 后橋油管氣密性檢測站

4 結束語

在設計后橋油管氣密性檢測站過程中，需要明確差壓檢測的原理和檢測功能要求，合理設計機械結構及電氣控制系統，并利用LABVIEW軟件設計觸摸屏檢測顯示系統。使用自主研發的程序控制COSMO檢測儀監控產品泄漏值，確保供應產品的質量。這些技術的成功應用為類似裝配線的研發提供技術借鑒。

參考文獻：

[1]劉衛平，王明泉.差壓法檢測壓力氣體泄漏的研究[J].機械工程與自動化，2010，2（1）：133-135.

[2]李黨育，胡延毅，黨曉軍.差壓法氣密性檢測工藝參數的確定[J].液壓氣動與密封，2014（07）：64-69.