載重汽車操縱器總成裝配線的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

操縱器總成

載重汽車操縱器總成是載重汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中關(guān)鍵零部件之一，整車換選檔操控的核心零部件，它直接關(guān)系到汽車整車的安全性和穩(wěn)定性。

操縱器總成的結(jié)構(gòu)如圖1所示。載重汽車操縱器總成共包含30種零部件，涉及沖壓、壓鑄、橡膠及塑料等多個(gè)領(lǐng)域。該操縱器總成結(jié)構(gòu)緊湊巧妙，精度要求較高，零件的加工質(zhì)量、總成裝配精度及穩(wěn)定性等均會對操縱器的性能造成很大影響。

操縱器總成主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

設(shè)計(jì)換檔手感機(jī)構(gòu)(見圖2)，使前排檔、后排檔和空檔有明確的位置(見圖3)。消除空檔位置的空行程(換檔方向)。運(yùn)動(dòng)原理：換檔時(shí)，換檔鎖銷隨換檔撥叉繞關(guān)節(jié)軸承擺動(dòng)，換檔鎖銷在圖2中箭頭所示范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到1、2、3位置時(shí)分別處于前排檔位置、空檔位置和后排檔位置。掛檔時(shí)，首先換檔鎖銷需克服鎖銷彈簧力，當(dāng)行程過了最高點(diǎn)后，彈簧阻力變成換檔助力，從而使換檔具有吸入感。彈性圓柱銷可防止換檔鎖銷轉(zhuǎn)動(dòng)。

選檔增加彈簧回位結(jié)構(gòu)，使選檔回位靈活，同時(shí)消除空檔位置時(shí)選檔方向的空行程。選檔回位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：通過選檔回位彈簧(扭轉(zhuǎn)彈簧)對選檔搖臂進(jìn)行限位。選檔搖臂繞選檔搖臂軸擺動(dòng)時(shí)需克服扭簧的彈簧力，從而使選檔搖臂可自動(dòng)回位，停留在中間位置(空檔位置)，并限制選檔搖臂的自由擺動(dòng)，即消除選檔空行程。選檔位置如圖4所示。

選檔由單向結(jié)構(gòu)調(diào)整為雙向結(jié)構(gòu)(見圖5)。雙向選檔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：操縱器總成設(shè)計(jì)考慮了所用變速器檔位的通用性，選檔方向?yàn)殡p向運(yùn)動(dòng)。檔位排列最多為5排，兩個(gè)空檔位置。通過設(shè)計(jì)支座的結(jié)構(gòu)，去掉選檔限位結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)雙向選檔。

軟軸布置方式、固定方式設(shè)計(jì)如圖6所示，在支座前端設(shè)計(jì)軟軸固定結(jié)構(gòu)。

設(shè)計(jì)支座蓋板，使操縱器底部密封，避免關(guān)節(jié)軸承等件受灰塵污染失效。同時(shí)，起到密封駕駛室的作用。換檔器底部結(jié)構(gòu)如圖7所示。

操縱器總成裝配工藝流程

操縱器總成裝配內(nèi)容主要包括：向心關(guān)節(jié)軸承壓裝;選檔搖臂中深溝球軸承壓裝;橡膠限位塊安裝;彈性圓柱銷安裝;球鉸襯套壓裝;換檔軸、換檔撥叉、定位套配合穿孔安裝;鎖銷彈簧安裝;選檔回位彈簧安裝;孔用彈性檔圈、軸用彈性檔圈安裝;內(nèi)六角平端緊定螺釘安裝。

操縱器總成性能檢測要求

操縱器總成參數(shù)檢測內(nèi)容主要包括：換檔行程、換檔角度;選檔行程、選檔角度;換檔力矩;換檔間隙;選檔初始力矩;選檔極限力矩;選檔/換檔初始點(diǎn)位置。裝配及參數(shù)檢測內(nèi)容較多，設(shè)計(jì)裝配線方案時(shí)，充分考慮了各項(xiàng)要素，最大程度上實(shí)現(xiàn)了裝配與檢測的合理性。

操縱器總成裝配線總體設(shè)計(jì)與工藝布局

根據(jù)裝配操縱器總成的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)，裝配線共設(shè)5個(gè)工位，其中4個(gè)裝配工位，1個(gè)在線檢測及打碼工位。操縱器總成裝配線整體布局如圖8所示。具體來說：

一工位：壓裝向心關(guān)節(jié)軸承、彈性圓柱銷;

二工位：壓裝換檔軸、彈性圓柱銷;

三工位：安裝防塵罩、壓裝深溝球軸承和球鉸襯套;

四工位：壓裝選檔搖臂、鎖銷彈簧和孔用彈性檔圈;

五工位：在線檢測及打碼。

操縱器總成裝配線的特點(diǎn)及控制

1.集約化

操作器裝配線本著簡單、高效且方便的原則，設(shè)計(jì)生產(chǎn)節(jié)拍35～40 s，裝配線共分5個(gè)工位，其中4個(gè)裝配工位，1個(gè)在線檢測打碼工位。

2.裝配自動(dòng)化

操作器裝配線對大部分零件都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化安裝，只需人工輔助上、下料，啟動(dòng)設(shè)備即開始裝配。換檔軸、定位套、換檔撥叉穿銷工序需要6個(gè)孔全對正，手動(dòng)安裝非常困難，裝配線中采用預(yù)穿銷定位、定位完成時(shí)氣缸助力回位等手段，實(shí)現(xiàn)了此工序的自動(dòng)化，非常方便、可靠;又如鎖銷彈簧處彈性檔圈安裝工序，因檔圈安裝位置深度大，工具伸不進(jìn)去，不能安裝，裝配線設(shè)計(jì)了專用安裝爪，操作者只需將檔圈放入安裝爪中，按下啟動(dòng)按鈕后，檔圈隨爪移動(dòng)，到達(dá)安裝槽位置時(shí)安裝爪自動(dòng)松開，檔圈脹緊完成安裝。自動(dòng)化裝配減少了人工操作造成的人為誤差，產(chǎn)品裝配一致性得到了保證。

3.過程控制

對于關(guān)鍵壓裝工序(共4處)，裝配線實(shí)現(xiàn)了100%過程控制。舉例來說，三工位選檔搖臂中深溝球軸承的壓裝，裝配線

對壓裝力、壓裝行程實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)定控制范圍，超出時(shí)報(bào)警，蜂鳴器提示操作者壓裝不合格，指示屏上顯示不合格原因，可快速識別分析出錯(cuò)原因。裝配線設(shè)計(jì)有自動(dòng)注油裝置，系統(tǒng)通過自動(dòng)注油閥精確控制注脂量，確保產(chǎn)品潤滑油加注量一致。

4.防錯(cuò)防漏

該裝配線還具有自動(dòng)判斷功能，利用傳感器技術(shù)，對工序中需裝配零件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，防止錯(cuò)裝及漏裝。整條裝配線共設(shè)置29個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，零件不在位或錯(cuò)裝時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，指示屏提示錯(cuò)裝或漏裝零件情況，同時(shí)，程序鎖定不再動(dòng)作，待操作者改正后，開始完成后續(xù)裝配動(dòng)作。這項(xiàng)措施最大程度上避免了人為因素的影響，進(jìn)一步保證了產(chǎn)品裝配質(zhì)量。

5.檢測智能化

在線檢測工位應(yīng)用機(jī)器人模擬人手操縱，對換檔力、選檔力、換檔行程及選檔行程等共計(jì)18個(gè)裝配參數(shù)進(jìn)行測量并記錄，參數(shù)實(shí)時(shí)顯示在電腦屏幕上。當(dāng)這些參數(shù)全部合格時(shí)，激光打碼機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)完成激光二維打碼;當(dāng)參數(shù)超過設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，蜂鳴器提示操作者檢測不合格，電腦顯示屏數(shù)據(jù)窗中顯示不合格原因，同時(shí)程序鎖定，不再啟動(dòng)打碼，防止不合格品流出，保證下線產(chǎn)品100%合格。

6.安全防護(hù)

裝配線具有安全防護(hù)功能，每個(gè)工位均設(shè)置保護(hù)光柵，人體部位進(jìn)入裝配范圍時(shí)，裝配動(dòng)作立即停止，防止人員誤操作造成的人身傷害。

7.裝配線數(shù)字化、信息化

裝配線各個(gè)裝配以及檢測工位充分利用各種類型的傳感器技術(shù)，收集并分析產(chǎn)品裝配過程信息，將產(chǎn)品是否錯(cuò)裝漏裝、零件壓裝力、壓裝行程、換/選檔力、換/選檔角度、摩擦力及換檔間隙等不同性質(zhì)的信息數(shù)字化，并在指示屏或電腦屏幕上實(shí)時(shí)顯示。這些數(shù)據(jù)可以存儲并讀取，用于管理者分析裝配情況，特別是在線檢測工位產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可通過局域網(wǎng)上傳服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)交互式訪問，管理者可隨時(shí)調(diào)取裝配線檢測數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析。檢測工位激光打碼時(shí)，系統(tǒng)將產(chǎn)品的裝配信息制作成二維碼，實(shí)現(xiàn)每個(gè)總成唯一流水號管理。每個(gè)總成上標(biāo)識產(chǎn)品編號、生產(chǎn)日期、流水號以及制造商代碼，當(dāng)發(fā)生質(zhì)量問題時(shí)，掃描產(chǎn)品二維碼即可從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取原裝配信息，便于分析原因，排查問題，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的可追溯性。

結(jié)語

本文提到的載重汽車操縱器總成裝配線實(shí)現(xiàn)了智能化、數(shù)字化與信息化的高度融合，裝配線對大部分的零件都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化裝配，對關(guān)鍵壓裝工序?qū)崿F(xiàn)了100%過程控制。該裝配線還具有自動(dòng)判斷功能，利用傳感器技術(shù)對工序中需裝配零件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，防錯(cuò)防漏。在線檢測工位應(yīng)用機(jī)器人模擬人手操縱，對換檔力、選檔力、換檔行程及選檔行程等共計(jì)18個(gè)裝配參數(shù)進(jìn)行測量并記錄。當(dāng)這些參數(shù)全部合格時(shí)，激光打碼機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)完成激光二維打碼;當(dāng)參數(shù)超過設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，蜂鳴器提示操作者檢測不合格，同時(shí)程序鎖定，不再啟動(dòng)打碼，防止不合格品流出，保證下線產(chǎn)品100%合格。裝配線還具有安全防護(hù)功能，通過保護(hù)光柵，防止人員誤操作造成的人身傷害。裝配線利用傳感器技術(shù)，收集分析產(chǎn)品裝配信息，并將不同性質(zhì)的信息數(shù)字化，數(shù)據(jù)可通過局域網(wǎng)上傳服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)交互式訪問，管理者可隨時(shí)調(diào)取裝配線檢測數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析。同時(shí)，當(dāng)發(fā)生質(zhì)量問題時(shí)，掃描產(chǎn)品二維碼即可從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取原裝配信息，便于分析原因，排查問題，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的可追溯性。該操縱器總成裝配線只有5個(gè)工序，卻集成了傳感器技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)及激光打碼等諸多先進(jìn)技術(shù)，高度契合中國制造2025、互聯(lián)網(wǎng)+等內(nèi)在要求，具有較高的科技含量與推廣價(jià)值