2019-12-30 click: 4957
摘要：針（zhēn）對汽車、摩托車齒輪生產企業大批量齒圈生產現場，根據（jù）齒圈薄壁類零件的易（yì）變形（xíng）特點（diǎn），本文在（zài）流水線化測量（liàng）概念的基礎上，設計了齒圈變（biàn）形量測量、材料缺陷檢（jiǎn）測（cè）、自動校圓、分選一體化生產線。該檢測生產線是應江蘇馳翔精密齒輪有限公司（sī）要求而設計和製造。生產線由上料及工件傳輸模塊、測量模塊-校圓模塊（kuài）、渦流探傷模塊、出料模塊及各種控製單元組成。生產線的測量模塊和校圓模塊配合動作，測量模塊采用雙麵齧合（hé）原理快速定位齒圈的超差位（wèi）置，校正模塊隨即在該位置校（xiào）圓齒圈偏差，實現齒（chǐ）圈在製造現場的快速檢測與校正。
關鍵詞：流水線 齒圈缺陷 調圓 測量 雙麵齧合（hé）原理
隨著（zhe）汽車及摩托車齒輪製造（zào）業的快速（sù）發展，專業齒圈生產廠已越來越多。同時也引進了不少國外（wài）的先進齒圈製造工藝、技術、裝備。所生（shēng）產產（chǎn）品的品種和質量基本滿足了國內中低檔轎（jiào）車及摩托車的（de）要求（qiú）。但是，目前國（guó）內生產的（de）齒圈測量儀器的測量功能單一，自動化程度低，測量速度慢（màn）。另一方麵，汽車行業的發展加速了齒圈生產的節拍。上述傳統齒輪（lún）測量儀器難以滿足高質量齒圈生產節拍、快速檢測需求。齒（chǐ）圈薄壁類零件在熱（rè）處理過程中易發生變形，為提高零件利用（yòng）率，需要對熱處理後的零件（jiàn）進行校正工序，以（yǐ）使（shǐ）零（líng）件滿足使用要求。在大批量生產條（tiáo）件下，如何能實（shí）現齒輪的高精度快速檢測，並結合校正功能、探傷檢測功能等，形成真正的自動測量生產線，有效降低廢品率，提高產品生產效率，已成為提升產品質量的關鍵。
變速箱齒圈是重要的動力傳輸零部件。本項目所述的齒圈測量生產線（xiàn）是應（yīng）江蘇馳翔精密齒輪有限公司對變速箱齒圈檢測（cè）的要求而設計。可實現在（zài）線測量（liàng）齒圈徑向誤差（齒厚、徑向綜合（hé）偏差、徑向跳動等）及時效裂紋檢測等。本生產線以精密（mì）測量技（jì）術為基礎，基於雙麵齧合的（de）快速特點，測量出齒圈徑向誤差，根據測（cè）量結果（guǒ）對被測齒圈進行實時機械校正；與此（cǐ）同時，探傷模塊對齒圈進行缺陷檢測，分選出有時效裂紋等（děng）嚴（yán）重缺陷的零件。實現了齒圈高（gāo）質量流水線化生（shēng）產（chǎn），為解決齒圈大批量生產提供了新途徑。
本文以圖號為8AT032703057齒圈分度圓徑向跳動的測量為研究對（duì）象。
本項目的生產線是用於生產現場快速測量-校圓、探傷檢測、分（fèn）選一體（tǐ）化的設備，該設備集合計算機多點控（kòng）製（zhì）、精密測量技（jì）術、傳感器、電動和氣動驅動、渦流（liú）探傷技術等多項先進技術，實現被測工件自動上下料、分度圓齒圈徑向跳動自動測（cè）量-校圓、探傷、分選及自動裝箱等功能。如（rú）圖1所示，儀器由上料及工（gōng）件傳輸模塊、測量模塊（kuài）-校圓模塊、探（tàn）傷檢測模塊、出料模塊及控製單元組成。如圖2所示，桁架式機械（xiè）手有（yǒu）2個氣爪，可實現沿X方向運動、Z方向運動及旋轉運動。測量模塊中測量軸係可實現Z方向運運和旋轉運動。校圓模塊伺服壓機可實現X方向運動。
生產線運作流程如（rú）圖3所示，齒圈由（yóu）人工（gōng）放到平頂鏈輸（shū）送機上，通過輸送機（jī）依次移動到一個固定位置（zhì），氣缸將工件升起，手指（zhǐ）氣缸抓住工件，提起，旋轉180°，放至主軸上的三爪氣缸（gāng）中，內孔漲緊定位齒圈（quān）。標準（zhǔn）軸係沿Z方向下降，並（bìng）與工件齧合，主軸旋轉（zhuǎn）帶動被測齒圈和標準齒輪齧合旋轉，標準齒輪安裝在（zài）測量滑板上，滑板隨齧合（hé）中心距的（de）變化而浮動，光柵讀數係統采樣，通（tōng）過計算機（jī）對（duì）數據進（jìn）行處理，得到相對於本身分度圓的齒圈徑向跳動（dòng），當其（qí）小於等於0.02mm時，即為合格。合格的工件由桁架式機械（xiè）手將其擺放到指定的零件周轉箱裏，超差的工件經3次校圓（yuán），仍然不合格的，直接將（jiāng）其（qí）扔到廢品盒。當合（hé）格品運輸盒裝滿時，輸出熟料機移動（dòng）一個周（zhōu）轉盒的位置，將裝滿零件的周轉盒移動輸送機前端，並由人工搬走周轉箱，下一個周轉箱運至裝箱位置。
1.2.1上料及工件傳輸模塊
進料機構是一條（tiáo）平頂鏈式輸送機，其尾端有氣缸升降（jiàng）裝置；功能為輸送工件輸送至機械手抓取（qǔ）位置（zhì），通過升降裝置（zhì）控製工件（jiàn）的高（gāo）度（dù），工件傳輸部分（fèn）由直線模組、機械手等組成。
1.2.2測量模塊（kuài）-校圓模塊
基於雙齧合測量原理，采用標準齒輪修正技（jì）術，預先修正由於標準齒輪偏心所引起的誤差，利用計算機控製及（jí）誤（wù）差處理補償（cháng）方法對測量結果進行修正。如圖4所（suǒ）示（shì），首（shǒu）先將被測齒輪和測量齒輪安裝（zhuāng）於固定基（jī）座和滑板上。電機（jī）帶（dài）動兩齒輪滾動，以被測齒輪回轉軸線（xiàn）為基準，用徑（jìng）向拉力彈簧使被測齒輪與測量齒（chǐ）輪作無側（cè）隙的雙麵齧合傳（chuán）動，被測齒輪的雙齧偏差（chà）轉化（huà）為中心距的連續變動（dòng）記錄成徑向綜合曲線。
測量機構由高精度精密旋轉主軸、閉環步（bù）進伺服電機、行星齒輪減速機、三爪氣缸等組成。如圖4所示，測量係統主要由（yóu）運動控製係統、數據采集係統、高精度浮（fú）動滑板、高精度（dù）開放式光柵測微（wēi）係統，標準齒（chǐ）輪精密軸係、針式（shì）氣缸等組成。該模塊運動形式主要由（yóu）軸係的旋（xuán）轉運動和三爪（zhǎo）氣缸的徑向運（yùn）動。齒圈運輸至該模塊時，控製針（zhēn）式氣缸，測（cè）力（lì）彈簧帶動浮動滑板和標（biāo）準齒（chǐ）輪向後移動，使標準齒（chǐ）輪與齒圈雙麵齧合（hé），計（jì）算機（jī）控製閉環步（bù）進伺服（fú）電機通過精密旋轉主軸帶動工件轉動，浮動滑板（bǎn）隨著雙齧中（zhōng）心距（jù）的變化而變化，光柵測微係統固定在基座上，並與浮動滑板產生相對變動量。計算機對變動量進行處理，如果
，判定為合格（gé），
＞0.02mm，計算機控製閉環步進伺服電機，將高（gāo）點旋轉到伺服壓機對應的位置（zhì），氣動三爪鬆開，由伺服壓機係統進行校正，校圓完成後氣動三爪重新漲緊（jǐn），再進行一（yī）次測量。
如圖6所示，校（xiào）園部分主要由伺服（fú）壓機調直部分（fèn）和弧形定位裝置等組（zǔ）成。伺服壓機調直係統主要由（yóu）運動控（kòng）製係統、折返式伺服電動缸（gāng）、弧形定位裝置、位移顯示係統等組成。該模塊運動形式有伺服壓機的水平運動，軸係的旋轉運動。弧形定位裝（zhuāng）置是由弧形定位塊、斜切機（jī）構、移動滑台、推動氣缸組成，氣缸推動斜切機（jī）構向（xiàng）圖中所示方向移動，使弧形定位塊向與斜（xié）切運動（dòng）方垂直的方向（xiàng）運動。通過弧（hú）形定位塊與硬擋的接觸來定位要調圓（yuán）的齒圈，把齒圈高點旋轉至伺服壓力塊對應位置，計（jì）算機控製電動缸對齒（chǐ）圈施加壓力，標準齒輪帶動浮動滑板移動，當光（guāng）柵讀數達到計算機設定時，電動缸停止施加壓力，恢複到初始位置，重複上述測量過程（chéng）。
1.2.3渦流探傷模塊
配置（zhì）SZT-378雙通道在線檢測（cè）高速渦流探傷儀，由於8AT032703057被（bèi）測齒圈寬度較大，采用2組探頭同（tóng）時進行測量，測量齒圈（quān）徑向跳動（dòng）的同時進行非接觸式的無損探（tàn）傷測（cè）量，發現裂紋（wén）的齒圈，直接放入廢（fèi）品箱。
1.2.4出料分選模塊
出料機構是由X方向運動的直線模組和一條皮帶式輸送機組成。桁架式（shì）機械手沿X方向運動到測量完成的（de）齒圈上方，氣爪抓住齒圈，向X+向運動，如（rú）果是廢品，機械手直接把它放到（dào）廢品箱。如果是合格品，依次將其擺放到運輸盒內。運輸盒（hé）由客戶方提供，每裝滿一排時，輸送機向Y-方向移動被（bèi）測（cè）齒圈的位置，如圖1所示。運輸盒（hé）裝滿時（shí），輸（shū）出輸送機向（xiàng）Y-向移動一（yī）個周轉（zhuǎn）箱的位置。將裝滿零件的周轉（zhuǎn）盒移動至輸料機最（zuì）前端，放在輸料機後部（bù）空的周轉盒進入到裝箱位置並開始裝箱（xiāng），整台（tái）輸（shū）送機上放3個周轉箱（xiāng）。
基於（yú）經濟實用、快速檢測、操作方便、性能可靠及麵向現場(車間)用（yòng）戶使用的設計原則,變速箱齒圈（quān）在線快速（sù）缺陷測量的測（cè）量基（jī）準（zhǔn）選用了美（měi）國（guó）MicroE公司生產的體積小、重量（liàng）輕、高速度、安裝快速、調（diào）整方便、可靠性高的長度光柵；運動控製係統采（cǎi）用（yòng）日本SMC的氣缸、閥（fá）門及（jí）其開關、儀表；交流侍服電機（jī）及控（kòng）製器及運動（dòng）控製卡選用日本鬆下產品。
測量過程如圖7所示。
軟件係統（tǒng）架構能夠直觀的顯示儀器的執行流程（chéng）。具有參數輸入（rù）、數據管（guǎn）理、誤差評值及統計分析（CP、CPK值）等功能。在每（měi）個測量動作進行時，軟件界麵（miàn）上與該（gāi）動作對應的燈會顯示為點亮狀態（tài）。測量軟（ruǎn）件可以（yǐ）進（jìn）行的誤差處理操作有（yǒu）：對采樣值（zhí）進行齒圈（quān）誤差處理，得到雙齧中心距誤差變動分解曲線。根據客戶需求隻需顯示齒圈徑向跳動 
，也可得到徑向綜合總偏差 
、一齒徑向綜合偏差 
、齒圈（quān）徑向跳動 
、齒厚偏差等。並能統計齒圈的（de）測量總數、裝（zhuāng）箱數量、不合格數量及不合格率。實測齒輪工件曲線如（rú）圖8所示。
隨著汽車行業自（zì）動化水平的不斷提高，一些傳統的檢測方式已不能適應高節拍、柔性化的生產需求。變（biàn）速箱齒輪的質量與汽車的震動、噪音（yīn）等密切相關。為保證齒輪製（zhì）造的質量和效（xiào）率，實現齒輪100％在線檢測，這種智能化生產線檢（jiǎn）測一體化的綜合檢測方（fāng）式已成為控製齒輪（lún）質量的最佳（jiā）檢測方式，實現了生產線（xiàn）的自動化產（chǎn）業升級。在（zài）這種智能製造（zào）模式（shì）下，產（chǎn）品質量更有保證、同時還提高了效率、降低了成本。
[1]於鵬. 新型齒輪在線綜合檢測儀的設計[D]. 四川大學, 2005.
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