一种轿车前下摆臂全自动检具开发

殷钢

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定071000）

一种轿车前下摆臂全自动检具开发

殷钢

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定071000）

前下摆臂作为轿车悬架的组成部分，是轿车类底盘零部件的关键组成部件之一，其产品尺寸影响整个悬架系统的功能，甚至导致无法装配。分析前下摆臂结构和功能，详细介绍前下摆臂全自动检具机械部分和电器系统的设计，为目前从事轿车前下摆臂检测工作的从业工作者提供参考。

前下摆臂；自动检测；尺寸控制

0　前言

前下摆臂是轿车底盘前悬架部分的一个重要零部件，经焊接成形，零部件形状复杂，结构特殊，不易定位，在悬架类零部件检具设计中难度较大。当今，伴随着机器人在焊接生产线中日益广泛的应用，生产线除了部分清渣岗位需要人工操作外，大部分的工作站均已实现自动化生产。与此相应，检测设备的自动化程度要求越来越高，对自动检测技术提出了新的挑战。文中针对前下摆臂结构进行分析，给出一种前副车架全自动检具设计方法。

1　前下摆臂结构与功能

1.1前下摆臂焊接件结构

前下摆臂焊接件结构见图1。

1.2前下摆臂总成装配件

前下摆臂总成装配件见图2。

1.3前下摆臂的装配关系

球铰链通过球销座上三孔，采用铆接螺钉方式与前下摆臂焊接件进行装配，球铰与转向节相连；橡胶安装装置1通过压力机压入前下摆臂套管之内，橡胶安装装置1与前副车架进行装配；橡胶安装装置2内孔通过前下摆臂小轴，采用压力装配，橡胶安装装置2与前下摆臂焊接件装配后再安装在前副车架上。总成控制球铰球心点的位置及橡胶安装装置1、2与副车架装配位置，因此，前下摆臂的重要控制特性为球铰安装孔、套管及小轴位置。

2　检具的机械部分设计

2.1检测基准的建立

基准设计是检具设计之本，一旦基准设计不当，整个检具的设计方案几乎失败［1］。检具实体建模之前，建立检具的基准。在Z方向上选取3点组成的平面作为Z向的定位基准面，分别为球销安装点RPS1HxyFz、套管外侧上一点RPS4Fz以及轴柄理论安装位置点RPS3Fz。RPS1HxyFz点1作为原点，取套管圆心RPS2Hy为第2点，点1、2作为限制零件转动方向的检测基准，套管圆心采用锥形结构定位。零件检测定位见图3，套管定位结构见图4。

2.2检测原理及机构

2.2.1零件的控制尺寸

（1）零件控制尺寸见图5—7。

2.2.2套管的检测

（1）套管位置的检测

套管的检测机构沿着X方向导轨滑动，通过传感器感应套管测量机构的移动量来测量前下摆臂零件上套管的实际尺寸，采集数据与理论数值进行比较，差值送入工控机中进行计算，范围在公差允许之内，则判断为合格产品。见图8。

（2）套管角度的检测

套管的检测机构在理论位置时，插入锁死销，锁死检测机构在X向的移动，套管角度的圆柱检测销在气缸驱动下，由下向上移动，套管检测机构锥销上方的圆柱检测销根据套管允许的角度偏差换算为圆柱销的直径，圆柱销穿过套管，套管倾斜角度判定为合格，反之则判定为不合格产品。检测销的到位状况通过电子传感器进行测量。

2.2.3小轴的检测

（1）小轴长度方向轴柄处尺寸L3的测量

小轴检测机构与套管检测机构处于一个平台上，跟随套管检测机构运动，在平台上轴柄处设置开口凸台，凸台尺寸根据图纸公差进行设计，凸台根据PLC发出的指令向工件移动，由传感器识别凸台是否到位，从而检查小轴位置尺寸是否合格。见图9。

（2）小轴角度的测量

轴柄处与工件的垂直面有一夹角A，将角度A的公差面转化为轮廓面，检具做成一随形形状进行检测。见图10。

2.2.4球销孔的测量

（1）角度的测量

球铰上下板孔与前下摆臂套管轴线垂直平面角度为B（单位为（°）），下板孔为定位孔，检测其他尺寸时，以此孔定位夹紧工件，检测角度时，下侧弹性销回撤，上端检测销下行，检测角度，保证检具没有人为干预。见图11。

（2）球销孔同轴度的检测

检测机构设计为浮动机构，避免孔的位置误差，同轴度检测销制作成台阶形状，台阶尺寸根据同轴度公差要求设计。尺寸见图12，结构见图13。

上述所有测量工作，均在无人工参与的情况下，检具完成所有检测功能，实现自动化检测。

3　检具上下件的方式

检具设置双手启动按钮，工件放入检具后，操作人员双手按下启动按钮，由气缸对工件进行自动定位、夹紧，工件开始自动检测。

4　电器系统的设计

检具工作站配备一台工控机，电器系统采用PLC进行控制，自动采集检测数据，工控机中预置函数处理程序，采集数据后自动分析，辨别被测零件实际值相对于名义值变差的能力，判断零件合格与否，借助数理统计方法计算工件的CPK值，判断零部件的过程稳定能力。

人机界面以图形化的方式显示检测结果，自动保存便于追溯，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互，在检具识别出不合格工件时能够及时报警并发送指令。自动检具具有操作便捷的校零机构和校零程序（使用机器人抓取校零），当影响检测精度的环境因素（如：温度、湿度等）发生变化以后，能够及时根据标准件进行手动校验。

为了实现对电控系统的远程控制，设计一套合理的电控系统是非常必要的，图14给出了电控系统的总体结构，控制系统采用现场层、控制层以及管理层级控制系统。

5　结论

轿车前下摆臂作为轿车底盘的一个重要部件，功能特殊，要保证产品质量，制造出满足功能需要的产品，从开发到应用，必须做到：

（1）从产品结构设计开始，充分考虑产品的检验工艺性。

（2）根据不同种类的前下摆臂结构形式，分别采用针对性的检测方案。

（3）自动检具设计中把握实现自动检测要点。

（4）检具结构设计必须保证检测的可实现性，保证产品检测的有效性。

【1】张兴云.汽车冲压零件检具设计制造技术研究［J］.制造技术与实践，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

殷钢，男，本科，工程师，研究方向为汽车底盘焊接。E-mail:791326398@qq.com。