商用車車架縱梁檢測方案研究

貢 博

（陜西重型汽車有限公司 汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

關鍵字：縱梁；檢測方案；檢測系統

1 車架縱梁檢測方案現狀

縱梁是重卡底盤車架總成的重要組成零件，與橫梁總成通過螺栓或鉚釘連接裝配形成車架總成，縱梁一般為熱軋鋼板U 型結構，板料厚4-12mm，長度4-12m，其腹面或翼面設計有大小不一的孔，用于整車各種零件或總成的安裝。縱梁中孔位加工的精度將影響其他零部件的安裝位置精度，對整車最終裝配質量有著重要的影響。

縱梁中所有孔通過數控沖工藝方式加工，數控沖床按照以縱梁圖紙編制的沖孔程序，單個或多個液壓沖孔單元對坯料沖孔，伺服電機控制板料運動依次將孔沖出。現有檢測方式為人工使用盒尺與游標卡尺對照二維圖紙，對孔位逐個檢測，利用游標卡尺（1m，精度0.02mm）測量孔間距尺寸，容易出現漏檢、讀數誤差、檢測時間長等缺點，且在測量長距離孔距時使用盒尺無法達到尺寸公差精度要求，因此需要一套高效、檢測精度高的檢測方法以滿足新產品高標準的要求。

2 車架縱梁檢測方案

縱梁檢測方案設計要求可實現U型梁及平板梁腹面數控沖孔工序后孔位精度的測量，測量長度范圍要求4000-12000 mm，寬度200-400mm，板料厚度4-12mm。

縱梁沖孔工序需檢測的項目主要為：

（1）孔間距，即縱梁孔位X、Z 向的間距尺寸；

（2）孔邊距，孔距縱梁下翼面的尺寸；

（3）孔徑識別，檢測孔徑大小與設計值的偏差；

（4）統計孔的數量。

縱梁檢測系統主要由傳動機構、電氣控制系統、測量設備及軟件系統組成。縱梁檢測設計在測量平臺中實施，檢測平臺長度12 米，縱梁沖孔完成后放置在測量平臺中，通過縱梁前端和U 型梁下翼面（或平板梁下棱邊）定位，并在縱梁全長范圍內分段夾緊，確保縱梁腹面為同一平面。傳動機構為測量平臺一側設計一套直線導軌，長度12 米，主要作用是測量設備可在導軌上移動和鎖緊。直線導軌上安裝懸臂式結構測量支架，立式支架上方伸出懸臂支架，置于被測縱梁正上方，通過在導軌上移動，實現縱梁全長范圍內的測量工作。

測量設備設計為非接觸光學測量系統，主要是通過激光傳感器發射激光束掃描特征，識別可見光波長620-690nm 之間。通過基于三角原理的激光傳感器，發射激光和平面光，根據反射光在CCD 成像的位置來獲取被測特征的空間位置。激光傳感器朝向縱梁上表面，距離縱梁腹面100mm，沿導軌在車架長度方向移動，根據激光反射原理獲取縱梁孔位及平面信息。工作原理為：縱梁放置于檢測平臺定位后，位置傳感器給檢測設備發出一個初始信號，伺服電機驅動激光傳感器沿導軌移動，高速線陣CCD 攝像機根據激光信號對縱梁進行掃描，并將掃描結果圖像傳輸給計算機，根據縱梁全景圖像，計算裝配孔尺寸、位置精度和數量。

每種縱梁根據孔位信息及尺寸規格不同編制相應檢測程序，檢測系統中存儲檢測程序及縱梁數據，系統按照檢測程序依次對縱梁進行測量，單根縱梁檢測完成后，對比產品數據，顯示出檢測結果，對超差尺寸或缺孔現象進行報警，并記錄統計偏差情況，便于后期數據審查統計。

U 型縱梁及平板縱梁的孔位精度全自動測量，有效解決縱梁孔位是否滿足設計要求的問題，及時檢測孔位是否正確，確保后續車架裝配質量，以及后續其他部件裝配位置精度，同時檢測結果精確反應出數控設備加工精度，統計分析數據波動對設備保養維修提供幫助。

該測量方案具有以下優點：

（1）檢測系統可實現在線自動化檢測，通過設備編程實現測量過程的自動化，柔性化程度高。

（2）檢測系統測量縱梁過程穩定，工作效率高，滿足大批量、多品種的生產過程。

（3）激光傳感器測量系統全自動測量縱梁，測量效率高，測量精度±0.04mm，綜合被測零件定位誤差及懸臂支架運行誤差，測量精度基本可達±0.2mm，測量精度滿足縱梁孔位公差精度要求。

（4）自動測量系統可實現測量數據記錄分析，并與生產系統聯網，及時反饋測量結果與設計要求差異，實時記錄縱梁孔位精度的數據波動。

3 縱梁檢測步驟

縱梁檢測過程根據工藝要求進行，首、末件，以及每10件縱梁檢測一次，提前輸入被測縱梁零件號，調取相應檢測程序，具體的檢測步驟如下：

（1）縱梁沖孔完成后，由天車吊入檢測平臺，縱梁上翼面側氣缸及尾端氣缸頂出，將縱梁靠緊前端及下翼面定位塊，氣缸收回，完成定位。

（2）根據縱梁零件號選擇對應檢測程序并執行，檢測設備沿導軌在縱梁長度方向運動，掃描縱梁孔位。

（3）檢測設備掃描完畢后，沿導軌退回檢測系統原點，利用天車將被測縱梁吊起，放入存儲區域，檢測過程完成。

（4）檢測系統根據掃描結果與被測零件數據對比分析，輸出被測孔位的位置及偏差值報告。

4 結束語

本文所述檢測方案采用先進的激光測量系統以及可靠的運動輸送系統，可實現車架縱梁沖孔完成后快速、自動、精確測量的功能，檢測結果取得良好效果，并對后期產品質量追溯，過程控制起到積極作用，進一步推進生產工藝過程智能化、信息化發展。