汽车轮毂螺栓压机控制系统的设计与应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com汽车轮毂螺栓压机控制系统的设计与应用口周见行口陆旭口姜伟浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310014摘要：桌型轿车前轮毂轴承单元上有4个螺栓需要压入。传统的加工方法会由于螺栓的加工误差而造成螺栓欠压，出现质量问题。现提出了一种基于单片机和计算机的压机控制系统，对整个螺栓压入过程进行控制，并结合过盈联接相关理论，通过斜率窗口判断的方法对数据进行分析得出产品是否合格的结果。实际运行表明，系统切实可行，能有效地提高加工效率和质量。关键词：轮毂螺栓压力位移控制斜率窗口判断中图分类号：TH6文献标识码：A文章编号：1000—

2、4998(2009)01—0030—03轿车前轮由车胎、轮毂、轮毂轴承、刹车鼓等主要选择电路、A／D转换电路、微控制器MCU、串口驱动电部件组成⋯。轮毂轴承既与轴相连，又与轮毂相连，起路、人机接口、油压控制电路、油缸、压头、计算机等组到了车轮和前轴之间的联接作用。而轮毂轴承和轮毂成。4个压头上各装有1个压力传感器和1个位移传感之间的联接，通过车轮螺栓来实现。车轮螺栓联接在轮器。为了克服螺栓加工平面的误差，每个压头内都装上毅轴承的外圈上，螺栓与轮毂轴承外圈上的螺栓孔之弹性元件，通过首先压到螺栓的压头内的弹性元件的间采用过盈配合，制造时使用专用的压机将车轮螺栓压缩，来使

3、得其余的压头可以继续向下压缩。由于系统直接压进轮毂轴承外圈。轮毂轴承外圈与螺栓的实物存在多个传感器，而且每个压头上的压力和位移数据见图1所示。需要同时进行采集，所以使用了双四选一的多路开关传统的加工方法是使用压机在人工控制下将螺栓芯片HCF4052。单片机和计算机之间采用串口进行通压入轮毂轴承外圈，并由肉眼观察压人的深度，或者直信，采用了MAXIM公司的MAX232芯片微控制器接使用很大压力直接将螺栓完全压入，然后采用手工MCU和PHILIPS公司的P89C58单片机芯片，该芯片测试螺栓扭矩的方法来检验两者之间是否联接紧密。由于螺栓加工平面的误差(指的是螺栓帽头的厚

4、度，见图2中的A)可以达到0．6mm，并且螺栓后部的减载槽的加工质量不高、形状各异，因此这种传统的加工方法很难判断是否出现螺栓欠压状态，而且效率低下。各个部件的相对位置见图2所示。1基于单片机和计算机的压机控制系统为解决上述问题，设计了现在的系统：一个四压头的压力位移测控系统。4个压头平齐地装在一个油缸上，分别在每个压头上安装压力传感器和位移传感器，使用单片机来对压力值和位移值进行逻辑判断，控制压制过程；使用计算机来存储和显示压力位移曲线，并对压力位移曲线数据进行分析，控制压制质量。其中压力位移的逻辑判断和压制质量分析功能是整个系统的核心。2系统实现如图3所示，系统

5、主要分为3个部分，分别为压机、单片机和计算机；主要由传感器、滤波放大电路、多路收稿日期：2008年8月~009／1机械制造47卷第533期学兔兔www.xuetutu.com采用高性能的静态80C51设计，由先进CMOS工艺制机发送压制过程结束的命令，并控制压头上升至起始造并带有32k-7-节的非易失性Flash程序存储器。计位置。算机程序主要负责判断参数的存储、传感器标定曲线3．2质量控制的计算、压头位移压力曲线的分析、显示及其数据存储对压制质量的控制，采用了斜率法，常用于工业在和历史数据的查询等功能，采用VisualBasic6．0进行线监控领域中的监控数据处理

6、】。开发。数据的存储使用了ACCESS数据库。过盈配合的轴向传递力的计算公式∞1为：：pnI1日竹dflqx(1)3压制过程判断及质量控制式中：为传递力，即压入力；Pr为结合压力，由材料3．1压制过程判断性能及结合尺寸决定，一般取最大值；df为结合直径，系统的单片机部分主要负责对压力和位移值进行即螺栓减载槽处的直径；ff为结合长度，即螺栓压入深逻辑判断，得出是否达标的结论。与在计算机上执行该度；为摩擦因数，由材料种类、润滑及减载槽尺寸等功能相比，使用单片机能减少数据传输的时间，提高压因素决定。在材料、结合尺寸及结合方式确定的情况机控制的实时性。根据螺栓压制的顺序，压

7、机的工作状下，P、dr、都为固定值，因此与ff成正比例关系，态可以分为4步：待机状态、试验状态、报警等待解锁状它们之间的比例系数可以作为压制质量判断的依据。态和回程状态。单片机每隔100m8查询当前状态一但由于减载槽的加工误差等原因，对于不同的零件，次，其间进行相应的事务处理，包括向上位机发送相应的值可能不同，与ff之间的比例系数也就很难通过的串口通信命令和进行当前数据的判断等功能。待机理论方法求得，但可以通过对以往压力位移曲线的统状态时，单片机向上位机发送请求判断参数的命令，上计求得。位机将判断参数发送至单片机，判断参数包括最大压这些复杂的统计及判断功能在单片