商用车车架纵梁检测方案研究

贡 博

（陕西重型汽车有限公司 汽车工程研究院，陕西 西安 710200）

关键字：纵梁；检测方案；检测系统

1 车架纵梁检测方案现状

纵梁是重卡底盘车架总成的重要组成零件，与横梁总成通过螺栓或铆钉连接装配形成车架总成，纵梁一般为热轧钢板U 型结构，板料厚4-12mm，长度4-12m，其腹面或翼面设计有大小不一的孔，用于整车各种零件或总成的安装。纵梁中孔位加工的精度将影响其他零部件的安装位置精度，对整车最终装配质量有着重要的影响。

纵梁中所有孔通过数控冲工艺方式加工，数控冲床按照以纵梁图纸编制的冲孔程序，单个或多个液压冲孔单元对坯料冲孔，伺服电机控制板料运动依次将孔冲出。现有检测方式为人工使用盒尺与游标卡尺对照二维图纸，对孔位逐个检测，利用游标卡尺（1m，精度0.02mm）测量孔间距尺寸，容易出现漏检、读数误差、检测时间长等缺点，且在测量长距离孔距时使用盒尺无法达到尺寸公差精度要求，因此需要一套高效、检测精度高的检测方法以满足新产品高标准的要求。

2 车架纵梁检测方案

纵梁检测方案设计要求可实现U型梁及平板梁腹面数控冲孔工序后孔位精度的测量，测量长度范围要求4000-12000 mm，宽度200-400mm，板料厚度4-12mm。

纵梁冲孔工序需检测的项目主要为：

（1）孔间距，即纵梁孔位X、Z 向的间距尺寸；

（2）孔边距，孔距纵梁下翼面的尺寸；

（3）孔径识别，检测孔径大小与设计值的偏差；

（4）统计孔的数量。

纵梁检测系统主要由传动机构、电气控制系统、测量设备及软件系统组成。纵梁检测设计在测量平台中实施，检测平台长度12 米，纵梁冲孔完成后放置在测量平台中，通过纵梁前端和U 型梁下翼面（或平板梁下棱边）定位，并在纵梁全长范围内分段夹紧，确保纵梁腹面为同一平面。传动机构为测量平台一侧设计一套直线导轨，长度12 米，主要作用是测量设备可在导轨上移动和锁紧。直线导轨上安装悬臂式结构测量支架，立式支架上方伸出悬臂支架，置于被测纵梁正上方，通过在导轨上移动，实现纵梁全长范围内的测量工作。

测量设备设计为非接触光学测量系统，主要是通过激光传感器发射激光束扫描特征，识别可见光波长620-690nm 之间。通过基于三角原理的激光传感器，发射激光和平面光，根据反射光在CCD 成像的位置来获取被测特征的空间位置。激光传感器朝向纵梁上表面，距离纵梁腹面100mm，沿导轨在车架长度方向移动，根据激光反射原理获取纵梁孔位及平面信息。工作原理为：纵梁放置于检测平台定位后，位置传感器给检测设备发出一个初始信号，伺服电机驱动激光传感器沿导轨移动，高速线阵CCD 摄像机根据激光信号对纵梁进行扫描，并将扫描结果图像传输给计算机，根据纵梁全景图像，计算装配孔尺寸、位置精度和数量。

每种纵梁根据孔位信息及尺寸规格不同编制相应检测程序，检测系统中存储检测程序及纵梁数据，系统按照检测程序依次对纵梁进行测量，单根纵梁检测完成后，对比产品数据，显示出检测结果，对超差尺寸或缺孔现象进行报警，并记录统计偏差情况，便于后期数据审查统计。

U 型纵梁及平板纵梁的孔位精度全自动测量，有效解决纵梁孔位是否满足设计要求的问题，及时检测孔位是否正确，确保后续车架装配质量，以及后续其他部件装配位置精度，同时检测结果精确反应出数控设备加工精度，统计分析数据波动对设备保养维修提供帮助。

该测量方案具有以下优点：

（1）检测系统可实现在线自动化检测，通过设备编程实现测量过程的自动化，柔性化程度高。

（2）检测系统测量纵梁过程稳定，工作效率高，满足大批量、多品种的生产过程。

（3）激光传感器测量系统全自动测量纵梁，测量效率高，测量精度±0.04mm，综合被测零件定位误差及悬臂支架运行误差，测量精度基本可达±0.2mm，测量精度满足纵梁孔位公差精度要求。

（4）自动测量系统可实现测量数据记录分析，并与生产系统联网，及时反馈测量结果与设计要求差异，实时记录纵梁孔位精度的数据波动。

3 纵梁检测步骤

纵梁检测过程根据工艺要求进行，首、末件，以及每10件纵梁检测一次，提前输入被测纵梁零件号，调取相应检测程序，具体的检测步骤如下：

（1）纵梁冲孔完成后，由天车吊入检测平台，纵梁上翼面侧气缸及尾端气缸顶出，将纵梁靠紧前端及下翼面定位块，气缸收回，完成定位。

（2）根据纵梁零件号选择对应检测程序并执行，检测设备沿导轨在纵梁长度方向运动，扫描纵梁孔位。

（3）检测设备扫描完毕后，沿导轨退回检测系统原点，利用天车将被测纵梁吊起，放入存储区域，检测过程完成。

（4）检测系统根据扫描结果与被测零件数据对比分析，输出被测孔位的位置及偏差值报告。

4 结束语

本文所述检测方案采用先进的激光测量系统以及可靠的运动输送系统，可实现车架纵梁冲孔完成后快速、自动、精确测量的功能，检测结果取得良好效果，并对后期产品质量追溯，过程控制起到积极作用，进一步推进生产工艺过程智能化、信息化发展。