车桥自动检测校正技术的研究

2021-07-14牛加飞车立志周恩呈吴志佳

工程与试验 2021年2期

牛加飞，刘立，陈城，车立志，周恩呈，吴志佳

(1.中机试验装备股份有限公司，吉林长春 130103；2.火箭军装备部驻哈尔滨地区军事代表室，黑龙江哈尔滨 150000)

1 引言

车桥是车辆行驶系统的重要组成部分，其主要作用是承受汽车的载荷，维持汽车在道路上的正常行驶，因此车桥的性能在很大程度上影响着车辆的整体性能。车桥一般采用CO2自动焊接专机焊接而成，在焊接加工生产过程中不可避免地会出现加工误差和应力变形，导致车桥形位公差偏差过大。对于大多数偏差较大的车桥，可通过校正的手段使其满足使用要求，降低废品率。

一般车桥校正分为两个阶段，第一阶段是车桥中段法兰面对称度的校正，第二阶段是对车桥总成加强环校平。目前，大多数厂家使用油压机进行校正，由操作人员根据相关参数手动校正，操作者劳动强度大，生产效率低，校正公差离散性大[1]。基于这个问题，本文对车桥两个阶段的自动检测校正技术进行了研究，并设计了相关设备。

2 车桥校正的基本原理

车桥较正时，车桥处于弹塑性变形阶段，即弹性和塑性共存。因为弹性变形是可逆的，塑性变形是不可逆的，所以弹塑性变形后，必然有一部分变形得到恢复，另一部分变形永久保留下来[2]。为了便于分析，将车桥的实际应力应变关系简化为图1所示模型。

图1 应力-应变

根据弹塑性变形理论，由图1可得，在弹塑性变形阶段应力应变的关系为：

θ1(ε-ε0)=θ1εt+θ2(ε-εt)

即：

y=Ax+B+(n-1)C

当一次加载车桥未能达到要求的精度时，需要进行二次加载，此时初始变形量x为上一次加载后测得的变形量，并累加一个C值，直到工件达到要求的精度。

3 车桥自动检测校正系统与装置

车桥校正分为两个阶段，第一阶段为车桥中段的对称度校正，第二阶段为车桥总成的加强环校平。本文设计的校正设备采用双压头M型结构主机，并配合电控系统和软件系统，对车桥校正装置和自动检测系统进行了重新设计。

3.1 车桥中段对称度的自动检测系统

本文所设计的校正装置主要包括夹持驱动模块、支撑机构、测量机构和压头，其结构原理如图2所示。夹持驱动机构夹持车桥中段两端外圆旋转至水平位置后，测量机构1和测量机构2测量大止口外圆c的对称度，测量机构3和测量机构4测量大止口厚度方向d的对称度。

图2 车桥中段校正装置结构原理示意图

设测量机构1～4在车桥初始水平位置时的测量值分别为m1、n1、h1、k1，令Δ1=h1-k1，当Δ1∈[-a,a](a为允许的测量误差)时，认为车桥在水平位置。设工件旋转180°后的测量值分别为m2、n2、h2、k2，令Δ2=h2-k2，当Δ2∈[-a,a]时，认为车桥在水平位置。令H1=(h1+k1)/2，H2=(h2+k2)/2，厚度方向d的对称度误差ΔH=(H1-H2)/2。设合格线为±Δd，当ΔH∈[-Δd,Δd]时，工件合格，反之需要校正。当ΔH>Δd时，在初始水平位置加载；当ΔH<-Δd时，在旋转180°后的水平位置加载。

令Δm=m1-m2，Δn=n1-n2，Δ3=|Δm|-|Δn|，若Δ3∉[-b,b](b为允许的工件形状偏差)，则认为工件形状偏差过大，不适合校正。若Δ3∈[-b,b]，则大止口外圆c的对称度为Δm，判断Δm是否满足合格线±Δc的要求。当Δm∈[-Δc,Δc]时，工件合格，反之工件需要校正。当Δm>Δc时，在工件初始水平位置逆时针旋转90°后加载；当Δm<-Δc时，在工件初始水平位置顺时针旋转90°后加载，直到满足合格线要求。