專利名稱：軸向鉚裝力及位移的軸鉚輪轂軸承單元監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及軸向鉚裝力及位移的軸鉚輪轂軸承單元監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，對環(huán)保的要求越來越高，特別是對節(jié)能、提高可靠性和節(jié)省成本諸技術(shù)的要求日益突出，針對這些要求，在輪轂軸承的裝配方式上出現(xiàn)了以軸鉚合式取代螺帽卡緊式的趨勢。傳統(tǒng)設(shè)計的輪轂軸承單元在裝配時內(nèi)外圈是用鎖緊螺母牢固地連接在一起，這種方式所存在的缺點是需要在裝配的時候通過控制螺母的預(yù)緊量來控制輪轂單元的軸向卡緊力，由于單元中的零件存在制造誤差而使卡緊力的控制不精確，預(yù)壓量的波動較大，從而導(dǎo)致軸承的負(fù)游隙量偏離最優(yōu)值而使軸承壽命下降，壽命離散度大大增加。在使用過程 中，由于螺母卡緊采用的螺紋防松結(jié)構(gòu)可能因振動等因素而松動，從而導(dǎo)致預(yù)載荷卸載，嚴(yán)重時甚至失效，存在重大安全隱患。而新的結(jié)構(gòu)是通過軸端的鉚合成形，使帶凸緣的內(nèi)圈產(chǎn)生塑性變形，從而與內(nèi)圈壓緊。這種方式使車輪支架和車輪法蘭不再是安裝驅(qū)動軸之后才相互連接，而是經(jīng)卷邊鉚接成為具有正常功能的輪轂軸承單元，大大減輕了下一步的裝配工作。同時，軸鉚合輪轂軸承單元由于缺少了卡緊螺母，與傳統(tǒng)設(shè)計相比，每輪轂軸承單元可以實現(xiàn)減重200g作用，且輪轂軸承單元位于懸架下方，因此軸鉚合輪轂軸承單元能夠顯著地降低汽車行駛過程中的能量消耗，達到節(jié)約能源目的，該技術(shù)代表了輪轂單元制造技術(shù)的發(fā)展方向?，F(xiàn)有的轎車輪轂軸承單元的軸向鉚合裝配，通常由時間來設(shè)定工作周期與節(jié)拍，依靠螺母限位來控制鉚裝的終點，且螺母位置是依靠操作者經(jīng)驗進行調(diào)整，但是如果僅僅依靠限位螺母和時間來控制鉚裝過程，制造誤差、鉚頭及夾具磨損等會導(dǎo)致軸向鉚裝力-位移關(guān)系產(chǎn)生很大的波動，從而導(dǎo)致裝配后的軸向單元的軸向預(yù)緊力波動很大，使得裝配精度穩(wěn)定性難以達到要求，壽命集中度也就很難保證。對軸鉚合過程中輪轂軸承單元質(zhì)量進行在線監(jiān)控，是保持輪轂軸承單元產(chǎn)品質(zhì)量一致性的關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供軸向鉚裝力及位移的軸鉚輪轂軸承單元監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)S鉚合過程進行在線監(jiān)控，解決現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量的一致性較差的問題。本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)軸向鉚裝力及位移的軸鉚輪轂軸承單元監(jiān)控系統(tǒng)，包括壓力傳感器、變送器一、位移傳感器、變送器二、A/D轉(zhuǎn)換模塊、工控機、數(shù)據(jù)處理模塊；所述壓力傳感器、變送器一依次連接；所述位移傳感器、變送器二依次連接；所述變送器一、變送器二分別與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊、工控機、數(shù)據(jù)處理模塊依次連接。所述數(shù)據(jù)處理模塊包括參數(shù)設(shè)置模塊、質(zhì)量監(jiān)控模塊、統(tǒng)計分析模塊。所述參數(shù)設(shè)置模塊包括用于設(shè)置模塊、產(chǎn)品參數(shù)設(shè)置模塊、控制參數(shù)設(shè)置模塊。[0008]所述質(zhì)量監(jiān)控模塊包括曲線上下限及控制點自修正模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、曲線在線顯示模塊、在線監(jiān)控模塊。所述控制參數(shù)設(shè)置模塊包括質(zhì)量統(tǒng)計模塊、質(zhì)量分析模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊。所述壓力傳感器采用輪輻式壓力傳感器。 所述位移傳感器采用光柵式傳感器。壓力傳感器將軸向鉚裝力信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，經(jīng)變送器一放大校正后的模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后由采集卡傳送到工控機；同樣，位移信號由變送器二放大校正后經(jīng)由采集卡傳遞到工控機。工控機在經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊，以圖形界面形式在線顯示鉚裝力及位移曲線，通過將實測的鉚裝力及位移曲線的關(guān)鍵控制點及關(guān)鍵控制點的相關(guān)性信息與設(shè)定的合理鉚裝力及位移曲線相關(guān)量的比較實現(xiàn)軸鉚輪轂軸承單元在線質(zhì)量監(jiān)控。屏幕上能顯示理想軸向鉚裝力及主軸位移曲線及關(guān)鍵控制點、鉚裝力及主軸位移曲線關(guān)鍵控制點相關(guān)性上下限，并且在同一坐標(biāo)系統(tǒng)中實時顯示鉚裝過程中的軸向鉚裝力及主軸位移曲線。顯示用的屏幕采用液晶顯示屏，操作可以通過鍵盤及鼠標(biāo)分別進行。將需要測試的輪轂軸承單元置于壓力傳感器的過渡套內(nèi)進行定位，軸向鉚裝力信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，經(jīng)變送器一校正及放大，并把校正和放大后的模擬量傳送至采集卡，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后傳送到工控機；位移傳感器采用光柵尺，通過測試機床主軸位移表征鉚頭位移；當(dāng)鉚裝開始后開始采集鉚裝力及位移數(shù)據(jù)，采樣頻率不少于60次。通過質(zhì)量監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)采集模塊在軸鉚過程中，從數(shù)據(jù)采集卡的A/D轉(zhuǎn)換接口中讀取數(shù)據(jù)，包括實時軸向鉚裝力、主軸位移值；在線顯示模塊實時顯示軸鉚數(shù)據(jù)，即時間與主軸位移曲線、軸向鉚裝力與主軸位移曲線；數(shù)據(jù)處理模塊對讀取的時間與主軸位移曲線、軸向鉚裝力與主軸位移曲線進行濾波降噪處理，提取軸向鉚裝力與主軸位移曲線關(guān)鍵控制點信息，對提取的關(guān)鍵控制點進行分析，確定關(guān)鍵控制點相關(guān)性信息；在線監(jiān)控模塊根據(jù)鉚裝力與主軸位移關(guān)鍵控制點信息及關(guān)鍵控制點相關(guān)性信息判斷輪轂軸承單元質(zhì)量是否合格，如果不合格，則發(fā)出警報；在線監(jiān)控完成后，數(shù)據(jù)儲存模塊開始工作，將該次軸鉚過程中所采集并保存的數(shù)據(jù)保存到系統(tǒng)磁盤中并建立檔案，供日后查詢與分析。參數(shù)設(shè)置包括登錄設(shè)置、系統(tǒng)的密碼保護、產(chǎn)品參數(shù)的輸入、控制參數(shù)的確定與修改。統(tǒng)計分析包括質(zhì)量統(tǒng)計模塊對不同型號、不同批次的產(chǎn)品進行質(zhì)量統(tǒng)計；質(zhì)量分析模塊對統(tǒng)計好的數(shù)據(jù)畫出餅狀圖與柱狀圖進行質(zhì)量分析；數(shù)據(jù)查詢模塊實現(xiàn)在數(shù)據(jù)查詢功能，使得以前的生產(chǎn)曲線能夠再現(xiàn)出來，并幫助操作員查找產(chǎn)品質(zhì)量原因。所述工控機采用P42. OG以上CPU，內(nèi)存2G以上，硬盤250G以上，選用Windows XP操作系統(tǒng)；所述采集卡選用8通道16位采集卡，采樣頻率200kS/s以上；所述位移傳感器通過與機床主軸平行的支架固定于機床之上。由于本系統(tǒng)能夠?qū)嗇炤S承單元軸鉚合裝配過程中的軸向鉚裝力進行實時的測量，并通過實測結(jié)果與理想結(jié)果的對比，從而判斷出鉚裝軸承的質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)，保證輪轂軸承單元產(chǎn)品質(zhì)量一致性；對于不符合標(biāo)準(zhǔn)的軸鉚輪轂軸承單元，可以通過分析實測的鉚裝力及位移數(shù)據(jù)確定導(dǎo)致產(chǎn)品不合格原因，為改善工藝參數(shù)、鉚頭修復(fù)、毛坯件質(zhì)量診斷提供指導(dǎo)；、[0022]本實用新型技術(shù)手段簡便易行，具有積極有益的技術(shù)效果。

圖I為本實用新型安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖中鉚接機I，輪轂軸承單元2，過渡套3，壓力傳感器4，工作臺5，位移傳感器6。圖2為本實用新型系統(tǒng)示意圖。圖3本實用新型數(shù)據(jù)處理模塊方框示意圖。圖4是實測的軸向鉚裝力及位移曲線關(guān)鍵控制點、關(guān)鍵控制點示意圖。
具體實施方式
下面對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細(xì)的說明，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例為使軸鉚合輪轂軸承單元具有良好的使用性能，需要對裝配時的軸向鉚裝力-位移曲線進行實時監(jiān)控，以保證軸鉚輪轂軸承單元具有高的使用壽命和低的工作游隙散差。如圖I所示。在鉚接機I上對輪轂軸承單元2進行軸鉚裝配，將需要裝配的輪轂軸承單元2置于壓力傳感器4的過渡套3中進行定位，壓力傳感器4通過過渡套3固定在鉚接機的工作臺5上。當(dāng)鉚接機主軸下行時，鉚接頭對輪轂軸承單元的作用力通過下模傳遞到壓力傳感器3上。壓力傳感器3上產(chǎn)生的壓力信號通過變送器一放大之后送入進入數(shù)據(jù)采集卡(圖中未示出)并進行A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后輸入到工控機5中。同樣，位移傳感器6上產(chǎn)生的位移信號經(jīng)過變送器二放大后送入數(shù)據(jù)采集卡(圖中未示出)并進行A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后輸入到工控機5中。如圖I、圖2在鉚接機主軸安裝傳感器，主軸下降時產(chǎn)生的位移信號通過變速器放大、降噪之后進入數(shù)據(jù)采集卡及A/D轉(zhuǎn)換模塊進行A/D轉(zhuǎn)換后輸入到工控機中。工控機在顯示屏上實時顯示軸向鉚裝力及主軸位移曲線。一條鉚裝力及位移曲線表示一個鉚裝循環(huán)，在實際鉚裝過程中，當(dāng)軸向鉚裝力大于一定值時開始采集數(shù)據(jù)。對實測的軸向鉚裝力及位移曲線進行降噪、濾波處理，提取實測的軸向鉚裝力及主軸位移曲線關(guān)鍵控制點信息，對提取的關(guān)鍵點進行相關(guān)性處理，獲得各關(guān)鍵控制點之間相關(guān)性信息。通過聯(lián)合比較提取的實測的鉚合力及位移曲線的關(guān)鍵控制點信息與合格品相應(yīng)關(guān)鍵控制點信息，及提取的實測的鉚合力及位移曲線的關(guān)鍵控制點相關(guān)性信息與合格品相應(yīng)關(guān)鍵控制點相關(guān)性信息，判定鉚裝的輪轂軸承單元是否合格，如果不合格，則系統(tǒng)會發(fā)出警報聲。將實測的鉚裝力及位移曲線及評判結(jié)果通過數(shù)據(jù)存儲模塊，以備質(zhì)量統(tǒng)計、質(zhì)量分析、數(shù)據(jù)查詢之用。如圖2、圖3所示。通過質(zhì)量監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)采集模塊在軸鉚過程中，從數(shù)據(jù)采集卡的A/D轉(zhuǎn)換接口中讀取數(shù)據(jù)，包括實時軸向鉚裝力、主軸位移值；在線顯示模塊實時顯示軸鉚數(shù)據(jù)，即時間與主軸位移曲線、軸向鉚裝力與主軸位移曲線；數(shù)據(jù)處理模塊對讀取的時間與主軸位移曲線、軸向鉚裝力與主軸位移曲線進行濾波降噪處理，提取軸向鉚裝力與主軸位移曲線關(guān)鍵控制點信息，對提取的關(guān)鍵控制點進行分析，確定關(guān)鍵控制點相關(guān)性信息；在線監(jiān)控模塊根據(jù)鉚裝力與主軸位移關(guān)鍵控制點信息及關(guān)鍵控制點相關(guān)性信息判斷輪轂軸承單元質(zhì)量是否合格，如果不合格，則發(fā)出警報；在線監(jiān)控完成后，數(shù)據(jù)儲存模塊開始工作，將該次軸鉚過程中所采集并保存的數(shù)據(jù)保存到系統(tǒng)磁盤中并建立檔案，供日后查詢與分析。參數(shù)設(shè)置包括登錄設(shè)置、系統(tǒng)的密碼保護、產(chǎn)品參數(shù)的輸入、控制參數(shù)的確定與修改。統(tǒng)計分析包括質(zhì)量統(tǒng)計模塊對不同型號、不同批次的產(chǎn)品進行質(zhì)量統(tǒng)計；質(zhì)量分析模塊對統(tǒng)計好的數(shù)據(jù)畫出餅狀圖與柱狀圖進行質(zhì)量分析；數(shù)據(jù)查詢模塊實現(xiàn)在數(shù)據(jù)查詢功能，使得以前的生產(chǎn)曲線能夠再現(xiàn)出來，并幫助操作員查找產(chǎn)品質(zhì)量原因。圖4是實測的軸向鉚裝力-位移曲線關(guān)鍵控制點、關(guān)鍵控制點示意圖其中A、B、C、D、E是實測鉚裝力及位移曲線的關(guān)鍵控制點；其中A'、B'、C'、D'、E'是鉚裝力及位移曲線的關(guān)鍵控制點下限； 其中A"、B"、C"、D"、E"是鉚裝力及位移曲線的關(guān)鍵控制點上限。如上所述便可較好地實現(xiàn)本實用新型。
權(quán)利要求1.軸向鉚裝力及位移的軸鉚輪轂軸承單元監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括壓力傳感器、變送器一、位移傳感器、變送器二、A/D轉(zhuǎn)換模塊、工控機、數(shù)據(jù)處理模塊；所述壓力傳感器、變送器一依次連接；所述位移傳感器、變送器二依次連接；所述變送器一、變送器二分別與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊、工控機、數(shù)據(jù)處理模塊依次連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊包括參數(shù)設(shè)置模塊、質(zhì)量監(jiān)控模塊、統(tǒng)計分析模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述參數(shù)設(shè)置模塊包括用于設(shè)置模塊、產(chǎn)品參數(shù)設(shè)置模塊、控制參數(shù)設(shè)置模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述質(zhì)量監(jiān)控模塊包括曲線上下限及控制點自修正模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、曲線在線顯示模塊、在線監(jiān)控模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制參數(shù)設(shè)置模塊包括質(zhì)量統(tǒng)計模塊、質(zhì)量分析模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述壓力傳感器采用輪輻式壓力傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述位移傳感器采用光柵式傳感器。
專利摘要本實用新型公開了軸向鉚裝力及位移的軸鉚輪轂軸承單元監(jiān)控系統(tǒng)，包括壓力傳感器、變送器一、位移傳感器、變送器二、A/D轉(zhuǎn)換模塊、工控機、數(shù)據(jù)處理模塊；所述壓力傳感器、變送器一依次連接；所述位移傳感器、變送器二依次連接；所述變送器一、變送器二分別與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊、工控機、數(shù)據(jù)處理模塊依次連接。本系統(tǒng)能夠記錄每次鉚裝過程所測的鉚裝力-位移數(shù)據(jù)，能夠依據(jù)實測的鉚裝力-位移曲線自動的評判軸鉚過程是否合格，可以自動給出產(chǎn)生不合格品的可能原因，可自動統(tǒng)計分析或調(diào)出數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)技術(shù)手段簡便易行，具有積極有益的技術(shù)效果。
文檔編號G05B19/418GK202472350SQ20112032288
公開日2012年10月3日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者曲杰, 許華忠 申請人:華南理工大學(xué), 韶關(guān)東南軸承有限公司