主減速器墊片測量檢測系統

張 龍

（北京機械工業自動化研究所有限公司，北京 100120）

0 引言

汽車行業經過多年快速的發展，主機廠不斷認識到其中微小零件的尺寸誤差同樣會影響車輛關鍵部分的性能，甚至整車的用戶體驗。主減速器總成是汽車驅動橋的重要部件之一，是傳動系統的重要組成部分。其中的印跡墊片和調整墊片的尺寸精度直接影響著主減速器總成的性能及質量。這樣對主減器總成的裝配也提出了更高的要求[1]。

針對主機廠的要求，設計了主減速器總成印跡墊片和調整墊片同工位測量檢測及智能存儲系統。測量系統通過液壓力模擬主螺母預緊力，達到墊片的同工況狀態下精確測量。重復精度能達到±0.005mm。

1 產品結構及數據分析

1.1 主減速器總成

示意圖如圖1所示。

1.2 產品力矩參數

參數如表1所示。

根據主螺母參數表1，計算出壓緊力[2]。

Fm：壓緊力；

P：螺距；

μg：螺紋副摩擦系數；

d2：螺紋中徑；

Dkm：（dw+dh）/2；

μk：摩擦系數

則Fm≈（2312.625～2627.983）N。

2 系統設計

本套系統為半自動設備，需人工參與。采用油缸施力，壓裝保壓時壓力穩定，能大大提升測量精度。顯示屏顯示測量結果，并上傳主機。主機獨立控制每個智能料盒的指示燈，便于存放同精度的墊片。

2.1 系統總體構成

根據圖2系統總體簡圖所示，顯示屏鑲嵌在電控柜表面，顯示相關數據；壓緊測量機構2用于測量墊片厚度；智能料架3用于存放不同精度等級的墊片；液壓站5主要為壓緊機構提供動力源。

圖2 系統總體簡圖

2.2 壓緊測量機構

圖3 壓緊測量機構簡圖

根據圖3壓緊測量機構簡圖所示，此機構工作流程如下。

印跡墊片測量：首先手動把主動錐齒輪軸15和印跡墊片16放入U型卡爪8中，外軸承內圈14放到主動錐齒輪軸上，而后上行頂緊油缸10伸出，U型卡爪夾緊主動錐齒輪軸與印跡墊片。下行壓緊油缸1伸出，壓頭6壓裝外軸承內圈到位，保壓，高精數字傳感器3讀數并上傳數據，下行壓緊油缸縮回到原位。

調整墊片測量：首先手動把隔套13和調整墊片12放入到主動錐齒輪軸上，下行壓緊油缸1伸出，壓頭6壓緊到位，保壓，高精數字傳感器3讀數并上傳數據，下行壓緊油缸縮回到原位，上行頂緊油缸縮回到原位。取出工件，測量完成。

上述步驟測量完成后，進行系統數據處理計算，得出印跡墊片與調整墊片厚度，上傳至系統。浮動頂尖組件9采用彈性定位銷結構，有利于定位、壓裝及測量的精確性。高精數字傳感器讀數前應確保油缸已保壓2～3s，利于讀數的穩定與準確。

2.3 液壓系統

整臺設備的機械部分完成后，必須通過液壓系統來實現設備的相關動作。其液壓原理如圖4所示。

圖4 液壓原理簡圖

液壓系統設計原則：油箱容量不小于50L；流量12.5L/min；壓力3～7Mpa；（正常使用壓力4MPa）；系統溫升＜30℃；電機50Hz，220～380V；電磁閥DC24V。根據表1的計算結果，油缸的選用原則需滿足加緊壓力F在Fm的1.5～1.6倍之間。因此下行壓緊油缸選用Rexroth-CDT3/40/18/150型號，輸出壓力約5027.5N；上行頂緊油缸選用Rexroth-CDT3/50/28/50型號，輸出壓力約7855N。

控制系統主要通過PLC來實現，主要完成以下的功能：實現輸入輸出的控制，用來控制機械機構的相關動作，信號的傳輸，液壓缸的升降等；實現數據的綜合分析、處理；實現控制系統對數據的采集，記錄，存儲并上傳服務器。

2.4 關鍵零部件的力學仿真分析

設備中的關鍵部件壓頭材料選用Cr12MoV。彈性模量2.18×1011N/m2，泊松比0.28，屈服強度7.50×108N/m2，工作8小時，重復使用105次。使用ABAQUS軟件對此關鍵零件壓頭進行模擬仿真，結果云圖如圖5、圖6所示。

圖5最大應力3.049×10MPa遠遠小于材料的屈服強度極限，圖6最大應變2.217×10-3，均滿足設計要求。

圖5 Mises應力云圖（MPa）

圖6 Magnitude應變云圖

3 結束語

本套主減速器墊片測量檢測系統通過液電的配合，實現了調整墊片與印跡墊片的同工位精確檢測，及墊片的分級分類智能存儲。在設計過程中，對受力的計算分析，液壓動力系統的原理及關鍵零件的仿真模擬，有利于提升檢測的精度等級，可靠性及壽命。該系統已通過了在線生產，目前運轉正常，滿足用戶的生產節拍和質量要求。