轨道车辆门扇模拟装配轮廓度在线检测装置

陈有华 尚夫军

摘 要：对于门扇的检测设计一种新型的轮廓检测装置。该装置模拟最终门扇工作状态，通过比较基准要素和被测要素的差值来判断门扇轮廓是否合格。通过此装置可以简单快捷方便的测量出门扇的轮廓度。并且可以在线调整门扇至合格状态。在使用上也强化了柔性化、集成化、快速重组的理念。为以后同类检测装置的设计提供了指导。

关键词：门扇；轮廓度；检测

引言

随着轨道车辆的发展，如今的车辆的种类也越来越丰富，地铁、轻轨、单轨、自动导向、磁悬浮等轨道交通[1]也越来越普遍，门扇的构成也趋于多变。对门扇轮廓度的要求也在不断提高。所以原有测量门板轮廓度的方法已经无法满足现有要求了，我们更多的开始在模拟装配的环境下对门扇整体的轮廓度进行控制和检测。

对于门扇我们传统的检测方法有两种：

（1）门板与其余组件（包括携门架，导轨等）分开测量方法。这样存在很明显的缺陷，装配误差就没办法测量了。

（2）三坐标测量方法。这种测量虽然精度高，但是基准建立复杂，无法模拟装车状态，并且检测周期长，无法满足在线测量和生产节拍。

本文通过对门扇安装状况的分析，模拟实际装配状况。在模拟状态下校准基准。对其他被测要素读取偏差值的一种相对测量 [2]。检测方法合理，综合检测误差小，检测数据准确，检测适用性广，在使用上也强化了柔性化、集成化、快速重组的理念[3]。为以后产品及相关产品提供了设计指导。

1.总体设计

根据检测要求，分析被测物特性，设计出符合门扇所需功能的方案。

1.1门扇特性

通过实际分析，我们可以得到以下几点：

（1）门扇所使用的上导轨截面是完全一样的。只是长度不同。

（2）门扇的携门架结构相同。但是长度，门板框架，框架型材都是不同的。

宽门最大宽度1m，窄门最小宽度0.45m。

（3）门扇扭拧主要来源于框架和装配的过程。玻璃件、前后挡的轮廓度受严格控制，可以忽略考虑。

1.2 检测方案设计

为模拟最终内端门在车辆内的工作状态，选用原有上导轨作为安装基准。被测门扇（包括门板和携门架）直接安装在上导轨上。如图2.0。

此时门扇成自然垂直状态。此时选择前档或者后档，为基准，检测另一侧档的位置。两者的差值就是轮廓度的值。

2.结构设计

检测装置主要包括7部分：固定安装部分，活动安装部分，检测单元，门扇调整装置，挡块，支撑部分，调整脚座。

2.1 固定安装部分设计

首先根据我们的产品确定安装部分的大小。然后留出安装位置和装配位置。

为了保证结构的刚性我们选用50×50×4.0 方管焊接成形，对应安装位置和装配位置焊接钢板，预留5mm加工余量。

焊接后经时效处理去除内应力，机加工安装面和装配面。保证装配基准面的平面度。

再时效后精加工到最后尺寸。保证三个基准加工到位。

最后根据模型点孔攻丝，完成固定安装部分的加工。

2.2 活动安装部分设计

活动安装部分是通过直线导轨连接到固定安装部分上的。同时本身又要安装检测单元。并且要保证活动安装部分的安装面要和固定安装部分的安装面要在同一平面。最后安装完成后平面度误差要调配到0.3mm以内。

根据被测部分的位置设计出测量安装面，孔位根据检测单元确认。

在加工过程中还是要注意时效，以确保机加工后有很好平面度。

整个活动安装部分的设计，由于加入了两条直线导轨，使得整测量装置的测量范围得到了很大的拓展。同时由于直线导轨的低阻力和方便调整的特性，使得测量装置在安装使用中更加方便。

2.3 检测单元

整个检测装置共有6处检测单元，并且预留了两处安装接口，为调整测量点和以后拓展用。

6处检测单元中，安装在固定安装部分上的有3处，主要用于校准基准用。另外3处安装在活动安装部分上，主要用于测量轮廓度用。

检测单元结构分三部分

（1）深度游标卡尺。用于校准和检测。（视情况也可选用数显深度游标卡尺）

（2）安装座。连接深度游标卡尺与安装面。

（3）卡块。固定深度连接游标卡尺。

由于我们事先已经把固定安装部分的基准面和活动安装部分的基准面调平了，所有检测单元现在都安装在同一装配基准面上了。

同时安装座上的游标卡尺安装面和安装座安装面是同一平面上。这样就保证了所有的深度游标卡尺的测量基准面理论上都在同一基准面上了。

2.4 支撑部分

支撑部分和安装部分分开制作，保证安装部分的精度不被影响。

支撑部分在加工时先焊接钢构和安装板，时效后机加工安装面，尽量保证安装精度。

最后与安装固定部分连接时，安装面出现间隙时使用垫片调整，避免影响安装固定部分的平面度。

在支撑部分左边安装尼龙挡块，方便在测量时快速定位，同时尼龙材质又可以起到保护产品表面质量的作用。

3.使用方法

（1）首次使用先调整脚座，使整个检测装置基本水平。

（2）安装门扇。

（3）通过门扇调整装置，调节左边检测单元，使数值一致。

（4）移动右边活动检测单元检测门扇，读取数值与左边数值的差值，就是门扇在安装状态下的轮廓度。

4.结语

使用了新型门扇轮廓度检测装置后有效的避免传统检测方案带来的误差，也更加接近了最终使用状况。同时此装置可以带入流水线，并且能实现在线调整门扇，直至合格后下线。即改善了检测效果又减少了检测时间，其直线导轨的运用，使的其能适应多种宽度的门扇。其检测单元模块化设计后，只要更换检测单元就能适应更加多样的产品。

在实际操作方面，充分留出了员工的操作空间，方便操作和觀察。数显深度游标卡尺的运用也减轻了检验员的劳动强度，使的调整和检测更便捷。

此检测装置的设计，对以后门扇类的轮廓度检测装置的设计具有很高的指导性意义。

参考文献：

[1]金元贵，史金飞，史翔.轨道车辆门系统设计[M].高等教育出版社，2011

[2]王伯平 互换性与测量技术基础[M].北京机械工业出版社，2008

[3]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京机械工业出版社，2001