汽车装配生产中的装配技术.doc

专业：汽车制造与装配技术 班级： 2011 级 2 班 学生姓名： 辅 导 员： 陈 锐 2019年4月18日汽车装配生产中的测量技术论文 - 7 - 汽车装配生产中的测量技术 在现代生产过程中，安全保证、品质保证和效率保证正占据着日益重要的地位，这也是测量技术整合到制造过程中的重要原因。这种趋势不仅包括采用高精度、高稳定性、高可靠性和高动态的传感器，而且包括采用工业接口进行信号调理的模块系统。 一、输送装配线上的检测 汽车及零部件装配生产线是由输送设备(空中悬挂输送设备和地面输送设备)、专用设备(如举升、翻转、加注设备、助力机械手、检测及螺栓螺母的紧固设备等)及检测设备构成的有机整体。在这些生产装配领域，我们既要监控生产元件及生产过程的质量，又要提高效率并保证安全。 在汽车工业，安全可靠异常重要，尤其是在生产速度快速变化时。为了保证安全性，要求必须将错误操作、偏离生产正常流程的装配工序或缺陷产品自动报告给操作者或PLC等，缺陷报告作为警告信号用来保护生产过程和设备。对于装配应用来说，力（或压力）与位移（或时间）的匹配、扭矩与转角（或位移、时间）的匹配显得尤为重要。 为了达到零缺陷装配并生产出高质量产品，在许多产品生产测试领域，两个测量信号彼此间的功能关系必须被论证。如元器件的螺栓连接必须考察拧紧力矩与扭转角或位移的关系，以保证既连接牢靠又不会因为扭力太大而损坏元器件。通过压配来连接两个部件也是很普通的应用，为了监控元件生产的质量，同步测量力（或压力）和位移是压配过程的必然要求。 奇瑞公司根据自动化控制技术人员在产品实际应用上的经验，鉴于一期工程采用罗克韦尔A-B PLC产品的良好运行状况，决定在二期工程中仍采用A-B PLC用来控制整个生产车间。 A-B PLC在全球工业界享有盛名，其PLC-5系列作为A-B品牌家族中旗舰产品拥有许多功能模块，可以实现多种复杂的控制系统。此外，罗克韦尔的软件众多，功能强大，能够给予A-B的产品广泛的支持。 最终，奇瑞公司确定选用罗克韦尔的PLC-5可编程序控制器、RSLogix 5编程软件、RSNetWork控制网组态软件以及RSView监控软件组成的自控系统来实现对总装车间的整个生产装配线的控制。除此之外，奇瑞公司二期工程的焊装输送线和涂装输送线也采用了罗克韦尔的A-B PLC。 PLC-5/40E CPU的特点是内存容量大、数据处理能力强、网络功能强大，带有以太网网口，不需要额外的以太网通讯模块。PLC-5/40E CPU使用钥匙开关改变处理器的操作模式：在运行模式下，用户不能创建或删除程序文件、创建或删除数据文件、或通过编程软件改变操作模式；在编程模式时，用软件编程不能改变操作模式；通过编程软件，在远程编程、远程测试、远程运行模式之间改变。 RSLogix 5编程软件具有可靠的通讯能力、强大的编程功能以及卓越的诊断能力、监控能力、运行控制功能。运用RSLogix 5梯形逻辑编程软件可以优化系统性能，节省项目开发时间，提高生产率。上位机监控软件RSView32是罗克韦尔自动化公司推出的组态软件平台，其特点是使用方便，可以构造灵活的界面和强大的功能，能够开发出较强的组合画面。利用上位机监控软件RSView32，坐在中央控制室就可对现场的生产情况一目了然，实现监控生产。二、完美的监控方案 保证100%测试质量是极为重要的，但是这样严格的要求有时是和生产效率相抵触的。通常提高产品的生产效率可以通过减少停工期来完成，这就是为何采用载波频率放大器和6线制传感器来提高可靠性和精度的原因。除此之外，我们还可以进行完整测试并评估生产过程来缩短生产周期，通过采用此项技术可以进行实时分析，并优化生产过程来缩短生产时间。 我们在这儿主要以两种不同的监控系统做介绍。 1、HBM双通道PME-MP85A模块HBM双通道PME-MP85A模块为此类任务提供完美的解决方案。MP85A最常用的就是压配场合生产过程监控。如变速器的轴承装配、气缸盖装配、换档杆装配、转向系装配及检测和车身连接等。另外，此解决方案还可应用在各种测试场合，如悬吊系统的弹簧和阀门测试、采用压力传感器进行柴油机喷嘴测试及汽车的温度和音响的开关测试等。即使这些测量任务各不相同，但步骤却有共同点：每个测试步骤都评估曲线形式和位置，并精确定义容差限制。更进一步是获取存储统计数据： 例如：最大/最小值、平均值和目标/实际偏差等。 图1为典型的MSA公司“开关象”压配测量监控系统。MSA公司为保证压装球轴承时压装连接百分之百的质量，使用力-位移监测系统进行在线监测。在操作过程中可以评价力-位移特性曲线。此处共使用了带MP85ADP测量放大器的4个联合监测系统监控4个工序工作站。 图1 “开关象”压配测量监控系统 本应用选择了结构精巧量程为010kN的HBM U9B力传感器记录液压缸压装力和WA-10mm位移传感器记录机械臂位移，波形用误差带技术或窗口技术进行监测（见图2）。图2-a是用误差带技术监控生产过程，当生产过程任一点偏离X轴、Y轴误差带设定时，过程将会被评估为Not OK。图2-b是用窗口技术评估生产过程，可以通过多个窗口监控曲线进出窗口顺序以及曲线在X轴Y轴最大/最小值、平均值及限位值等。MP85A可将过程评估结果、限位溢出及储存器容量不足等信号进行数字输出（24V电平），我们也可以通过数字输入（24V电平）控制MP85A的清零、开始/停止测量等操作。不仅如此，通过软件我们可以清楚地看到评估结果、限位报警以及输入输出信号状态。 图2 两种监控过程 本应用包括了整个系统自动化地联合监测及操作。该系统采用Siemens PLC控制系统，来自于4个MP85ADP的输入输出信息通信通过Profibus DP实现。力传感器记录液压缸压装力和位移传感器记录机械臂位移，MP85A持续获得力和位移信号并通过Profibus DP传输到过程控制系统。除了基本的测量外，MP85A还进行力-位移的偏差评估，并将评估结果传送到上一级控制系统。由于 Profibus接口有极高的传输速度， 信息传递只需要几个毫秒，因此，如果作用力偏离了规定力或压装不到位，控制系统可以很快发觉并自动修订压装过程。 力-位移监控、过程评估和反馈替代了以前的警告系统，大大提高了压配质量及生产效 率并避免了原料的损失。 测量曲线通过CANopen接口直接连接到工作站显示面板DT85上。DT85单独地轮询Profibus所连接的从动装置的测量数据并且可使用户看到测量曲线和过程统计数据以及在检测到缺陷时做出Not OK判断的原因。 通过以太网来连接电脑并使用PME Assistant 软件对测量监控参数进行设置（见图3），获得友好图形化界面并显示测量曲线。对于生产数据的文件编制，所有的过程和曲线数据可以内部记录在MP85A MMC内存卡上或外部记录在一个生产数据服务器上。如果不需要全部存贮生产数据，可以激活存贮最后1 000个曲线和结果的循环缓冲器。 图3 设置测量监控参数几乎所有的商业应用的传感器（应变全桥/半桥、电感全桥/半桥、LVDTs、电位计、电压、频率及SSI传感器）均可连接到该并联、同步的双通道放大器上。工业标准设计和标准化Ethernet、CANopen 和Profibus 接口，或是数字输入/输出功能保证很容易集成到自动化环境中。MP85A为数据计算和保密性提供高性能的算法来保证品质。结果可以直接储存在多媒体卡或PC上。视窗软件使测量曲线的结果和统计表的可视化进程更加容易。另外，MP85A可承受恶劣的环境、抑制干扰信号，结构精巧，轨道式安装也更适用与工业场合。在欧洲，MP85A已广泛应用于汽车及零部件装配、测试领域，典型应用有DaimlerChrysler的变速器测试、车身连接；BMW的车身连接；Volkswagen、Mazda及ZF的转向器装配、转向轴装配等。2、 奇石乐监控过程在加工过程中进行的产品质量监测显得越来越重要。因为许多零部件在完成加工或组装后很难再进行质量检测，或很难进行全面的质量检测。例如对于紧密连接的装配件，其后续测试就只能以破坏零部件为代价。另外，监控产品的可靠性、功能的安全性以及生产的经济性，也是用户在选购时需要重点考虑的因素。作为全球公认的过程测量领域的技术引领者，瑞士奇石乐公司（KISTLER）不但向客户提供卓越的传感器，同时还提供测量链上的电子元件和功能强大的软件。KISTLER公司利用其全面的技术和二十年的丰富经验，向客户提供专业的和定制的解决方案。 压装过程监控 对过盈配合压装力及压装过程中的位移的监控，是实现现代化汽车制造生产的重要手段。传统的压装过程的检测方法是按照图纸规定的尺寸公差对零件进行测量，其实这种方法并不科学，因为零件满足图纸要求并不代表压装后的部件符合质量要求。原则上讲，压装后的部件不但要满足几何尺寸，更要求组合零部件具有抗拉拔和抗扭的性能。例如，孔、轴的公差配合要求不完全等同于部件的抗拉拔、抗扭要求，孔、轴的不圆度、不柱度，对过盈配合后的抗拉拔、抗扭要求都有影响，超差过盈配合往往会造成部件的抗拉拔和抗扭力减小（弹性变形不够或产生塑性变形而无弹性抱紧力）。压装后的部件很难进行抗拉拔和抗扭测试，所以传统的抽查法给零部件的产品质量带来诸多不稳定因素。 实践研究表明，许多装配工件的质量与其在加工过程的力及位移特性密切相关。通过测量加工过程的力及位移的变化，找出在特定条件下这种变化同该装配部件的质量之间的关系，根据这种关系，就可以对加工过程及产品质量进行监控和评估。当然，有些过程力还表现为加速度、压强等。相对其它原理的传感器（应变传感器）而言，KISTLER公司所生产的压电传感器具有明显的优势：（1）高刚度、高固有频率（适合动态测量）；（2）极宽的量程（大量程的传感器测量小量程的力精度不变）以及极其好的线性。一个传感器可以做三种不同量程的应用，图1所示9363压电传感器可以测量120kN、12kN 和1.2kN；（3）具有绝对超常的使用寿命和稳定性，20年后的标定和出厂时的标定几乎毫无差异；（4）极其紧凑的结构。a.9333 -5 . 50 kN ; b.9343 -10 .70 kN ;c.9363 -20 . 120 kN 图2 带触摸屏及网络功能的位移-力监控器点焊过程监控312 传统方法对点焊部件的质量检测只能通过破坏性实验，且只能够通过抽检，无法保证完全的无次品生产。一旦出现质量问题，生产成本极高。通过长期的研究发现，电极夹紧力是控制点焊质量的重要参数。通过对电极夹紧力的监控可判断出如下缺陷：点焊质量（熔化不够或过渡熔化）、焊点附近的厚度、间隙偏差、错误的焊枪或电极行程、电焊机错误的参数设置等。图3显示了汽车点焊时的质量监控，图4是一台典型的点焊机。图3 某汽车点焊过程通过电极夹紧力进行质量监控 图4 带测力传感的点焊机注塑过程监控汽车生产过程中的注塑成形，是通过模腔压力的测量来监控注塑产品的质量的。因为模腔压力是影响注塑产品质量最为重要的因素。图5说明了将压力传感器装在模腔内以控制注塑产品的质量的原因。图6则用一条粉红色的参考曲线来表征优化的过程。通过设定的评估条件，来对生产的注塑产品进行评估和监控。图中显出1013个工件中999个是好的，14个是坏的。 图5各种因数对注塑产品质量的影响 图6注塑件的监控曲线三、结束语在过去的生产过程中，过程监控只需要告知“好的”和“坏的”，而将来对质量判别