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遮阳板总成撕开力数显检测仪 |
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作者：一汽集团工艺装备公司 周晓春 王俊伟 孙明瑞 |
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摘要：本文介绍机电结合的检验装置在汽车零件遮阳板总成撕开力的检测方面的首次应用实例，以提高检具工装的技术水平。
关键词：遮阳板 撕开力 检具 传感器 单片机
在汽车生产过程中，作为内饰件之一的遮阳板，是必不可少的。优质的遮阳板能够为驾驶者提供舒适性和安全性。在遮阳板总成工艺流程中，其中一道工序就是将上/下包皮放入电热恒温箱加热，温度为50～80℃，取下包皮放在热合模上，再将粘合后的泡沫塑料衬板放上，然后将上包皮放在泡沫衬板上进行封口。要求30mm 长度热合接缝承受拉力不小于50N，精确到1N。
图1 遮阳板
通常检具的设计，主要是检测工件的形状和位置公差，因而遮阳板总成撕开力一直未进行检验。随着ISO9000 贯标工作的开展和VDA质量体系的贯彻，撕开力的检验也成为了必检项目。
1 方案的分析和确立
通过到生产现场的了解和对工件的掌握，查阅相关的技术资料，得到如下三种方式的测量方案：
1.1 弹簧秤法
弹簧秤法，即：将工件定位、夹紧，利用弹簧秤的机械结构进行检测。此种方法的优点是读数直观，便于判断；缺点是弹簧回复性差，刻线显示精度低，不能满足检测要求。
1.2 挂砝码法
挂砝码法，即：在检验夹具的结构中，增加一个定滑轮，悬挂定值砝码测量。这种方法的优点是检测结果准确；缺点是用临界值测量，没有量的显示，不直观。
1.3 机电结合法
机电结合法 ，即：将MCS-51 单片机的应用技术引入到检验夹具的设计当中。此方法综合前述两种测量方案的优点，既能对测量过程进行实时跟踪，又能做到测量力的最大值保持。
综上所述，采用了机电结合的设计方案，见图2。
图 2
2 设计过程的具体阐述
遮阳板总成撕开力数显检测仪的设计分为机械和电气两个部分。
2.1 机械部分
机械部分由定位机构、夹紧机构、测量机构以及支架等辅助部分组成。
2.1.1 定位机构
定位机构包括固定夹板、活动夹板、滚珠滑板、推力器等部件。在夹板的表面，增加保护层，避免与工件接触时划伤工件；滚珠滑板采用单V 型加平面的三个滚珠的结构，V 型确定了滑板的运动方向，滚珠保证了运动的轻便与灵活；推力器具有调整环节，确保定位机构在适当的位置，夹持工件，更好的起到定位作用。
2.1.2 夹紧机构
夹紧机构由左右相同的两个部件组成，分为三个部分，即：夹紧托架、弹力回复夹头、夹紧器。在这一环节，主要考虑夹紧力和夹头与工件的摩擦系数，产生足够的摩擦力，保证工件在测量过程中，无相对位移，测量结果正确。
2.1.3 测量机构
测量机构安装在定位机构的上方，分为左右两部分：左侧是预紧部分，采用了丝杠滑块运动结构；右侧是测量部分，采用了两个THK 直线轴承运动部件，通过支架和传感器联结成一个整体，由丝杠螺母结构控制测量动作，同时，将传感器的信号传入到数显装置，进行数据处理。
另外，根据现场工作环境的要求和外观质量的需要，设计了相应的辅助部分。
2.2 电气部分
电气部分由信号接收和数据处理两部分组成。
2.2.1 信号接收
这部分主要是传感器的选择。通过对工作环境、测量量程、分辨率（精度）、性价比等因素的分析，选择传感器的各项参数，确定传感器的使用型号。
2.2.2 数据处理
数据处理即数显装置的设计，包括机箱设计和电路设计两部分。机箱设计主要考虑显示、操作功能和外观质量；电路设计包括：稳压电路、放大电路、A/D 转换、单片机应用电路四个部分。
电气部分工作框图如图3 所示，传感器将采集到的信号传送到放大电路，再将放大后的信号经模数转换，转变为数字信号，进入单片机，按程序流程，最终输出显示。
图 3
在这次设计中，选用了MCS-51 系列8051 型号的单片机，具有4KB 的ROM，方便了程序的编写，使应用电路的设计得到了简化。图4 是单片机程序流程图。
图 4
2.3 误差分析
由前面的阐述可知，误差也分为机械和电气两个部分。
2.3.1 机械部分误差
机械部分误差，主要是由机械结构自身的特性产生的，一部分来自于加工制造、装配的精度，另外是运动部件在运动中产生的摩擦力。这两方面对测量结果均有影响，前者可以通过严格要求，减小产生的误差；后者，考虑运动的情况，采用纯滚动运动方式，降低摩擦系数，同时提高运动接触面的表面质量。
2.3.2 电气部分误差
电气部分误差，主要是电子元件在工作状态的热稳定性。选择合格的电子元件，使其构成的电路工作在线性区内，消除零飘，增加抗干扰环节，使得电气部分误差可以忽略。
2.3.3 误差的消除
根据电子技术的特殊功能，调整输出显示的示值，校验机电结合后的检测仪的系统误差，通过示值标定的方式，消除系统误差。因而，误差可视为零。
3 应用效果
经过对制造和使用过程的跟踪服务，遮阳板总成撕开力数显检测仪实现了对工件撕开力的准确测量，达到了实时跟踪和最大值保持两种方式显示测量力，自动进行检测结果合格提示。测量节拍为1 件/min，显示精度0.1N，稳定度为0.1N，满足了生产的工艺技术要求。(end)
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(5/10/2005) |
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