飛輪（lún）齒圈（quān）自動檢測線

2019-12-25    click: 11988

 摘要：針對飛輪齒圈檢測項目多和（hé）測量裝夾難度大的問題，本文（wén）在自動生產線測量理（lǐ）念的基礎上，設計了一（yī）台上料，吹灰，測量，打標，高壓油衝洗，合格與超差分組五項工作任務於一身的飛輪齒圈自動檢測線。通過將流（liú）水線測量的（de）項目分解成各種集成模塊及控製（zhì）單元完成上述一些列功能需求。並在測量模塊中（zhōng）采用哈爾濱天美影视（dá）機械發展（zhǎn）有限公司特有的“飛輪齒圈定位裝置結（jié）構”，並增加了激（jī）光測量裝置以及天美影视發展公司特有的（de）標準齒輪徑向偏（piān）差修正技術（shù）的飛輪齒圈（quān）綜合自動檢測線，為（wéi）此類（lèi）特殊的齒圈提供了（le）方便，快捷，準確的測量方法。

  關鍵詞：飛輪齒圈（quān） 檢測線 定位工裝

0.引（yǐn）言

  飛輪總成是汽車發動機啟動裝置中重要的一個部件，飛輪總成（chéng）與離合器壓盤一並起到吸收振（zhèn）動，儲存能量的作用。而薄壁（bì）齒圈又是飛輪總成部分的一個（gè）關鍵零件，由於其壁薄，齒多，直徑大等特點（如（rú）圖1所示），能夠使飛輪總成的（de）安裝結構緊湊，使用壽命長，在汽車啟動裝置中起到不可或缺的作用（yòng）。然而由於這類齒輪形狀的特殊性（xìng），環形齒輪齒厚變化較大，外形（xíng）尺（chǐ）寸變形較為嚴（yán）重，導致齒輪的精度和各項指標難於控製，這樣（yàng）對傳動係統的精度有直接影響，同（tóng）時對於（yú）精準的測（cè）量出其精度與參數也帶來了很大（dà）難度。  






   在廠家大批量生產的條件下，雖然齒圈通過機（jī）械加工可以達（dá）到比較高的精度，但是由於熱（rè）處理等後續加工導致比較大的變形，齒厚（以特定齒輪跨棒（bàng）距來衡量）很難保證一致性，以齒輪雙齧測量方式，由於內徑變化（huà）比較大、零件受力變（biàn）形等原因導（dǎo）致測量（liàng）時其定位難於實現，帶來測量結果變化大。並且缺少方便快捷的檢測方法，隻能通過人工逐個檢測每個齒圈的跨棒距來（lái）判（pàn）定工件是否合格。這種檢測方法成本高（gāo），效率低，耗費大（dà）量（liàng）的人工和時間，因此如何能將這類齒輪高精度快速的檢測出來，成為了目前要（yào）解決的重點。本文所述自主研發的自動檢測線是吉林大華機械製造有限公司（sī）所提出（chū）的檢（jiǎn）測要求進（jìn）行研製設計的。該自動檢測線測量部分針對此類齒圈的定（dìng）位裝（zhuāng）置和裝夾方式特殊設計，配合天美影视發展公司獨有的標輪徑向偏差修正技（jì）術，可以實現對此類齒（chǐ）圈M值，跨棒距，徑向（xiàng）誤差等多（duō）項參數精準快速的測量（liàng）。實現了測量速度快（kuài），檢測效率高（gāo），快速準確分選，具有多種輔助功能的（de）高品質（zhì）的自動檢測線。為生產量大（dà），檢測精度要求較高的客戶提供（gòng）了新的檢測途（tú）徑，比較好的達到了（le）客戶的（de）使用要求，已經（jīng）成為客（kè）戶提升產品質量必不可少（shǎo）的自（zì）動檢測（cè）設備。

1.自動（dòng）線總體介紹

  本文所述用（yòng）於薄壁圓環類齒圈檢測自動檢測線，設計為多工位串行工作的方式，能夠實現快速裝夾工件（jiàn），測量，打標，噴油清洗，分選等功（gōng）能。該設備集合了計算機多點控製，多軸聯動，齒輪雙齧測量，激（jī）光測量，傳感器判斷，電動，氣動，液壓等多項先進的技術，實現了被測工件自動上下料，零件相關誤（wù）差項檢測，方向判斷，翻轉打標，高壓（yā）清洗，分選等功能。工件從上料（liào）到分選（xuǎn）出合格不合格（gé）整個過程僅需20秒（miǎo），檢測時間是人工（gōng）檢測時間的1/5，是三坐標檢測時間的（de）1/10，而且三（sān）坐標與人工隻能測量一些外形誤差，無法測量齒輪的精度誤差，而此台自動線都可以滿足測量要（yào）求。圖2為自動線整（zhěng）體結構示意圖。針對該檢測線自主開（kāi）發相應配套軟件詳情（qíng）見圖3。








2.自動線工（gōng）作流程

  如圖4所示，自動（dòng）線由料倉（cāng）工位，吹灰工位（wèi），測量工位，翻轉（zhuǎn）打標工位，高壓油清洗工位，分選工位等組成。



    （1）人（rén）工將被測齒圈放到圓形料倉上，料倉共3個上料裝置，料倉下（xià）麵裝有旋轉軸係從而實現（xiàn）3個上料裝（zhuāng）置的自動切換，傳感器檢測到上料裝（zhuāng）置有工件時，升降平台帶動托盤上升到（dào）一定高度停止，機械手（shǒu）將（jiāng）工件抓取到吹灰工位。

  （2）機械手將工件（jiàn）放到吹灰工位（wèi）後，三爪定（dìng）位裝置帶動工件旋轉，同時四周分布的（de）高壓氣槍同（tóng）時對（duì）工件進行高壓氣吹，把工件的表麵汙物清理幹淨達到可檢測（cè）標準，被清理出的油汙灰塵收集到汙（wū）垢收集箱中（人工定期清理收集箱）。

  （3）工件（jiàn）吹淨後機械手將工件抓取到測量工位，工件就位後被自動快速裝夾（jiá）定位（wèi）采用雙（shuāng）齧的原理測量出齒輪的徑向誤差，采用激光（guāng）測量出齒輪的內徑尺寸，齒頂，齒根直徑等誤差，通過激光照射判斷出齒圈的正反麵。

  （4）測量完畢，工（gōng）件被抓取到翻轉打標（biāo）工（gōng）位，如工件方向正（zhèng）確且檢測為合格（gé）零件則直接進行打標；如工件方向為反向且檢測合格則翻轉夾爪先進行零件翻轉後（hòu）再進行（háng）打標；如工件檢測不合格無論工件擺放反（fǎn）正都不打標，通過不同（tóng）顏色的噴槍點在工件表麵（miàn）進（jìn）行標記，這樣很容易分辨出齒圈哪項（xiàng）參數（shù）超差。

  （5）標記完的工件被抓到清洗工位，不合格工件放到甩幹工（gōng）位不進行（háng）高壓油衝洗甩幹；合格的工件放到（dào）工位，倉門閉合（hé），高壓油進（jìn）行衝洗，衝洗完畢後，工件與三爪（zhǎo）定（dìng）位裝置高速（sù）旋（xuán）轉把工件上殘（cán）留（liú）的油甩幹。

  所有工序完成機械手根據工件檢測（cè）的結果進行分組，分別將工件放置在合格與不合格的小推車上，工件裝滿後（hòu）儀器提示工人將小車推走，卸料更換。

3.自動線測量工（gōng）位的設計

  測量工位（wèi）的設計是整個測量（liàng）線的關鍵，如圖5所示為測量工位以及（jí）工（gōng）件裝夾結構示（shì）意圖，圖的右（yòu）半部分采用的是天美影视發展（zhǎn）公司獨有的單滑板雙齧結構，傳統雙齧儀一般都是使用兩層滑板（bǎn）結構（一層（céng）移動滑板用於齒輪大（dà）小調整，一層浮動滑板用於齒輪（lún）齧合測量）結構比較繁瑣，安裝起來比較（jiào）麻煩，而（ér）單滑板雙（shuāng）齧結構化繁為簡把兩層（céng）滑板融合到一層（céng）滑（huá）板使（shǐ）用，浮動移動使用一個光柵計數，這樣結構簡單緊湊，便於安裝（zhuāng）調整（zhěng），節約成本，該結構更適合應用於自動生產線中。

  圖5的左邊是工件的定位裝夾裝置，在底部（bù）的4個精（jīng）密滑台（tái）上有3個滑台安裝著高精度的（de）萬向軸承（3個萬向軸承的高度（dù）必須一致（zhì）），根據被測工件的直徑大小調（diào）整每個（gè）精密滑台的位置，用3個萬向軸（zhóu）承支撐著工件表麵使工件保持水平，並（bìng）且能夠靈活的旋轉；在另一（yī）個滑台上裝有高精度軸（zhóu）承，將（jiāng）滑台調整到（dào）相應位置鎖緊，當機械手把工件放到測量位置時，標輪向前移動與（yǔ）工件齧合後（hòu），繼續向前直到高精度軸承將工件擋住，開始齧（niè）合測量。由於此類薄壁環形齒圈在熱處理時外形尺寸變形比較嚴重，所以測量時會出現擺動現象，因此在中間安裝（zhuāng）了一個型材滑軌和兩個滑（huá）塊。滑塊1上安裝了一個彈性機構，放工件前氣缸通氣將萬向球1向後（hòu）頂開，工件就位後氣缸鬆開萬向球1通過彈簧的作用緊緊地頂在工件（jiàn）內壁上（shàng），滑塊2上的萬向球2則提前調整到固定位置鎖緊，通過萬向球1和2的相互作用將工件撐（chēng）起，固定（dìng）在中心位置，確保（bǎo）了齧合測量結果的穩定性。在另一（yī）個型材滑軌上（shàng）安裝（zhuāng）著兩個激光位移傳感器。一個安裝在工件內部，一個在工件外部（bù）分別測量齒圈的內孔直徑與齒（chǐ）頂圓（yuán），齒根圓直徑等誤（wù）差項。

    在每（měi）個機械結構相互配合下保（bǎo）證了測量結果的穩（wěn）定性，測量速度（dù）快，此結構（gòu）通過多次實驗並與三坐標（biāo）測量（liàng）結果（guǒ）進行對比，該結構測量齒（chǐ）圈的各項精度重複性（xìng）在±0.01mm。






4.總結

  傳統的（de）人工檢測方法已經不（bú）在適合產量大，高節拍，高精度的生產需求。此類薄壁環形齒圈自動檢查線的應用取得良（liáng）好（hǎo）的效果，保證產品的檢查穩定性和效率，提升了（le）生（shēng）產自動化程度。隨著工業生產自動化水平的提高，這種（zhǒng）智能一體化設計的檢（jiǎn）測線越（yuè）來越被認可和需要，而自動線（xiàn）的關鍵技術是根（gēn）據被測工件的特定（dìng）技術要求設計對應的測量單元，在滿（mǎn）足測量效率的基礎上（shàng）要求測量結果準確，工件定位的穩定可靠（kào）。該自（zì）動測量線的應用得（dé）到了客戶的認可和好評。提高了檢測效率並降低了客戶的大量成本，成（chéng）為了現代工業裏控製質量的最佳檢測方式（shì）之一。

參考文獻：

[1]張紅梅.齒（chǐ）圈類零件的在線檢測及校正生產線的設計. 哈爾濱天美影视機械發展有限公司, 2017.

[2]湯潔（jié）. 齒輪雙麵齧合（hé）多維測量理論及技術研究[D].北京工業大學, 2009.